Un investigador de la Universidad de Wyoming y su equipo han demostrado que el efecto Spin Seebeck (SSE) se puede utilizar para detectar luz en un amplio rango óptico, desde ultravioleta a través del visible hasta el infrarrojo cercano. Este trabajo tiene implicaciones futuras en tecnologías novedosas basadas en corrientes de espín.

El SSE es una de las tres formas conocidas de generar corriente de espín, o un movimiento neto de momentos de partículas magnéticas. El SSE ocurre cuando se crea un gradiente térmico a través de un material y, dependiendo de cómo se mida, da como resultado un potencial eléctrico. Sin embargo, a diferencia de su análogo eléctrico, el SSE se ha generado no solo en metales ferromagnéticos, como el cobalto, hierro y níquel, y semiconductores, pero también en aisladores magnéticos, haciéndolo ampliamente aplicable.

"El trabajo que acabamos de publicar examinó la posibilidad de utilizar el efecto Spin Seebeck para la detección de luz, "dice William Rice, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Washington. Dado que el efecto Spin Seebeck se basa en crear una diferencia de temperatura, estamos explotando esta propiedad para producir un dispositivo que detecta la luz a través de una ruta no convencional:generación y detección de corriente de giro, en lugar de la generación y detección de portadores eléctricos ".

Rice fue el autor correspondiente de un artículo, titulado "Detección óptica de banda ancha mediante el efecto Spin Seebeck", que se publicó el 24 de septiembre en Revisión física aplicada , una revista que publica artículos de alta calidad que acortan la brecha entre la ingeniería y la física, y entre tecnologías actuales y futuras. Revisión física aplicada publica artículos de las comunidades de ingeniería y física, en la academia y la industria.

Subash Kattel, un asistente de investigación graduado de la UW, fue el autor principal del artículo. Kattel recibirá su Ph.D. en física de la materia condensada la próxima primavera, y obtuvo su maestría en física de la Universidad de Washington en 2016. Joseph Murphy, un ex asociado de investigación postdoctoral de la UW en física y astronomía, fue el segundo autor del artículo. Rice dice que el estudio se llevó a cabo durante dos años.

Gire la generación actual, detección, el transporte y la manipulación son componentes clave de una nueva generación de dispositivos basados ​​en espín que tienen características tanto eléctricas como de espín. A diferencia de los dispositivos eléctricos tradicionales, estas arquitecturas usan un flujo de giros, o densidad de corriente de espín, para transmitir información y / o energía en lugar del cargo del portador.

"No hay dispositivos basados ​​en espines puros que usemos actualmente en nuestra vida diaria. Sin embargo, abundan los dispositivos de giro híbrido, "Dice Rice. Estos incluyen discos duros, polarizadores ópticos conmutables, memoria magnética de acceso aleatorio y ciertos tipos de transistores ".

Las corrientes de espín puras son el análogo magnético de las corrientes eléctricas. El giro orientado puede moverse en una dirección en un sólido al igual que las cargas. Dice Rice. El giro orientado es el componente magnético de las partículas fundamentales, como electrones y protones. Las cargas son el componente eléctrico de las partículas fundamentales, él añade.

Sin embargo, a diferencia de la corriente eléctrica, que interactúa con el sólido anfitrión y, por lo tanto, pierde energía a través del calentamiento de esa red; las corrientes de espín tienen poca o ninguna interacción con el medio ambiente. Rice dice que su equipo espera que las corrientes de giro puedan ser una forma excelente de transmitir energía e información sin pérdidas significativas.

"A medida que aprendemos más sobre cómo crear y detectar corrientes de espín, seguro que surgirán nuevas tecnologías, ", dice." Esta prueba de concepto prepara el escenario para probar diferentes geometrías y materiales de dispositivos para aumentar la sensibilidad general del dispositivo. Hacer que nuestros dispositivos sean más sensibles a la luz es fundamental para que puedan competir con los detectores de última generación actuales.

"Mas ampliamente, la generación, La detección y manipulación de corrientes de espín están todavía en su infancia, por lo que es un desafío decir qué, si algo, se pueden utilizar tecnológicamente, "continúa". Sin embargo, Los importantes esfuerzos de investigación en curso tanto de los investigadores académicos como de las empresas se centran en ampliar los límites de esta tecnología para ver si surgen nuevas aplicaciones y comportamientos únicos ".