El flujo de carga eléctrica se encuentra en el corazón de los circuitos electrónicos. Sin embargo, los electrones también tienen espín, y los flujos de espín de electrones juegan un papel vital en los circuitos espintrónicos. Estos podrían ser esenciales para nuestras futuras tecnologías informáticas. Un problema actual con los materiales espintrónicos tradicionales, como los materiales magnéticos, es que son susceptibles a los campos electromagnéticos, lo que podría interrumpir los flujos de espín. Por lo tanto, Los materiales no magnéticos resistentes a estos campos son una alternativa atractiva. Rembert Duine de la Universidad Tecnológica de Eindhoven y la Universidad de Utrecht junto con Andreas Rückriegel de la Universidad de Utrecht han desarrollado una nueva teoría para estudiar el transporte de espín en materiales no magnéticos. Esta teoría puede ayudar en el diseño y desarrollo de nuevos materiales para futuras aplicaciones espintrónicas.

Desde la década de 1990, la espintrónica ha estado a la vanguardia de los desarrollos en tecnologías que van desde discos duros hasta teléfonos inteligentes. Los circuitos electrónicos utilizan la carga de electrones para procesar información donde la carga podría representar como un uno y la ausencia de carga representa un cero. Los circuitos espintrónicos utilizan el espín del electrón para transportar información y el espín puede estar "arriba" o "abajo". En espintrónica, estos dos estados de giro representan unos y ceros. Estos giros generan pequeños campos magnéticos y cuando se exponen a un campo magnético, los giros pueden verse obligados a alinearse en una dirección. La alineación de estos giros en el material es asistida por ondas de giro, también conocido como magnones.

Típicamente, Los circuitos espintrónicos se basan en aisladores magnéticos que no conducen carga eléctrica pero pueden transportar espín. Sin embargo, Los campos electromagnéticos pueden alterar la orientación de los espines y provocar inestabilidades. Por otra parte, los materiales no magnéticos no se ven afectados por campos electromagnéticos, lo que significa que pueden transferir información de giro de manera confiable. En lugar de magnones, la información de espín se puede transmitir en materiales no magnéticos utilizando fonones, que son cuasipartículas involucradas en la transmisión de ondas vibratorias a través de materiales. Rembert Duine, profesor del Departamento de Física Aplicada (TU / e) y de la Universidad de Utrecht, junto con Andreas Rückriegel de la Universidad de Utrecht han desarrollado una nueva teoría para estudiar la propagación del espín a través de fonones a través de materiales no magnéticos.

Detalles del modelo

En su nuevo modelo, Duine y Rückriegel intercalan un material no magnético entre dos materiales magnéticos. Una corriente de espín transportada por magnones se genera en material magnético a la izquierda del material no magnético. Cuando la corriente de giro llega a la interfaz, interactúa con los espines en el material no magnético que conduce a una corriente de espín regulada por fonones a través del material no magnético. Cuando la corriente de fonón alcanza el segundo material no magnético / interfaz magnética, la corriente de espín de fonón instiga una corriente de magnón en el material magnético de la derecha.

"El modelo muestra que las interacciones entre espines en los aislantes magnéticos y fonones en el material no magnético facilitan una corriente de espín entre los imanes que se mueve a través del aislante no magnético que separa los imanes", dice Duine. En tono rimbombante, la corriente de espín de fonón resultante permite la transferencia de espín de un imán a otro en distancias en una escala milimétrica. "Nuestro modelo es solo el primer paso. Esto debe verificarse experimentalmente, pero esto podría tener implicaciones prácticas para los dispositivos espintrónicos eléctricos en el futuro ", añade Duine.

Este trabajo está publicado en Cartas de revisión física ( PRL ) y aparece en "Física", en línea, revista gratuita de la American Physical Society.