La sociedad mundial actual, hambrienta de energía, está luchando por mitigar los efectos del cambio climático provocado por el hombre, y bajo qué condiciones de adaptación voluntaria / coercitiva. Las actuales tecnologías libres de combustibles fósiles parecen inadecuadas / insuficientes para hacer frente a este enorme desafío. Por lo tanto, es probable que abordar este desafío desde un punto de vista tecnológico requiera la maduración de nuevos conceptos físicos audaces que puedan acelerarse tecnológicamente.

Un equipo científico internacional del CNRS, la Universidad de Estrasburgo y la Universidad de Lorena en Francia, junto con la Universidad de Uppsala en Suecia, ha descubierto fortuitamente uno de esos conceptos en la intersección poco entendida / documentada entre dos campos de investigación que de otro modo estarían desarticulados. Spintronics comprende la próxima generación, Electrónica de baja potencia que utiliza la propiedad de espín cuántico del electrón. Por lo tanto, se ocupa principalmente de las tecnologías de comunicación y almacenamiento de información. La física cuántica / termodinámica tiene como objetivo reexaminar las reglas de la termodinámica cuando la materia está confinada en la nanoescala para exhibir propiedades cuánticas, y así comprender cómo funcionan los motores cuánticos.

Los experimentos y análisis del equipo muestran que es posible ensamblar un generador eléctrico que utiliza el espín del electrón para recolectar fluctuaciones térmicas a temperatura ambiente. Refiriéndose al esquema del motor, la recolección de la temperatura ambiente ocurre sobre los centros paramagnéticos (PM) - imanes a nivel de átomo cuya orientación fluctúa debido al calor. Los electrodos del motor, llamados selectores espintrónicos, permitir electrones de un solo espín (↑ en rojo, o ↓ en azul) para realizar. Debido a que el calor mezcla el espín del electrón en el centro de PM (medio) con niveles de energía de espín separados energéticamente, El transporte (líneas amarillas) entre el centro de PM y los electrodos ocurre a diferentes niveles de energía para cada electrodo. Esto hace que aparezca un voltaje de polarización espontáneo V entre los electrodos, y por lo tanto, una corriente espontánea fluye una vez que se cierra el circuito eléctrico.

El equipo utilizó teorías analíticas y ab-initio para establecer un vínculo entre este concepto de motor de giro y los experimentos a temperatura ambiente en un dispositivo espintrónico de estado sólido llamado unión de túnel magnético (MTJ). Aquí, la interfaz entre el metal ferromagnético Co y los átomos de carbono se utilizó como selector espintrónico, y átomos de carbono que sustituyen a los átomos de oxígeno en la barrera del túnel de MgO como centros de PM.

Según los experimentos, si tales dispositivos pudieran producirse en masa con altos rendimientos, luego, en la actualidad, las densidades de MTJ de MgO dentro de las memorias de próxima generación, este concepto podría producir chips que produzcan continuamente energía eléctrica con una densidad de potencia de área que es 3 veces mayor que la irradiación solar bruta en la Tierra. El desafío ahora es confirmar ciertos aspectos fundamentales del funcionamiento de este motor, lograr la reproducibilidad del dispositivo controlando a nivel atómico la posición y las propiedades de los centros de PM en un dispositivo de estado sólido adecuado, para implementar la integración de back-end CMOS (por ejemplo, gracias al progreso existente con las tecnologías MgO MTJ), para gestionar problemas de ingeniería como el flujo de calor y las pérdidas de interconexión, y reducir drásticamente el costo de área del chip resultante.

Para evitar una catástrofe climática dentro del marco de tiempo de 11 años determinado por GIEC utilizando una solución tecnológica como esta, se requerirá una empresa enfocada similar a la implementada en el proyecto Manhattan, combinando científicos, políticos y socios industriales que ya trabajan en tecnologías espintrónicas basadas en MTJ. El sitio web en construcción ayudará a comunicar esta empresa. Como medida de esperanza sólo pasaron de siete a nueve años entre el descubrimiento de la espintrónica en 1986-1988 y los primeros productos comerciales resultantes. Si la solución a la crisis climática es involucrar nueva tecnología, conceptos físicos radicalmente nuevos que pueden acelerarse tecnológicamente deberían, de aquí en adelante, Ser considerado con la urgencia y la priorización que auguran los riesgos de una catástrofe climática.