Científicos de la Universidad de Tsukuba y un científico del Instituto de Física de Alta Presión detectaron y mapearon los espines electrónicos que se movían en un transistor en funcionamiento hecho de disulfuro de molibdeno. Esta investigación puede conducir a computadoras mucho más rápidas que aprovechen el magnetismo natural de los electrones, en lugar de solo su cargo.

La espintrónica es una nueva área de la física de la materia condensada que intenta utilizar el momento magnético intrínseco de los electrones, llamado 'giros, 'para realizar cálculos. Este sería un gran avance con respecto a toda la electrónica existente que se basa únicamente en la carga de electrones. Sin embargo, es difícil detectar estos giros, y existen muchas incógnitas con respecto a los materiales que pueden soportar el transporte de electrones de espín polarizado.

Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por la División de Ciencia de Materiales de la Universidad de Tsukuba ha utilizado con éxito la resonancia de espín de electrones (ESR) para monitorear el número y la ubicación de espines no apareados que atraviesan un transistor de disulfuro de molibdeno. La ESR utiliza el mismo principio físico que las máquinas de resonancia magnética que crean imágenes médicas. Los giros están sujetos a un campo magnético muy fuerte, lo que crea una diferencia de energía entre electrones con espines alineados y anti-alineados con el campo. La absorbancia de los fotones que coinciden con esta brecha de energía se puede medir para determinar la presencia de espines de electrones no apareados.

El experimento requirió que la muestra se enfriara a solo cuatro grados por encima del cero absoluto, y que el transistor esté en funcionamiento mientras se miden los espines. "Las señales de ESR se midieron simultáneamente con las corrientes de drenaje y compuerta, ", dice el autor correspondiente, el profesor Kazuhiro Marumoto." Los cálculos teóricos identificaron aún más los orígenes de los giros, El coautor, profesor Małgorzata Wierzbowska, dice. Se usó disulfuro de molibdeno porque sus átomos forman naturalmente una estructura bidimensional casi plana. Los átomos de molibdeno forman un plano con una capa de iones sulfuro arriba y abajo.

El equipo descubrió que cargar el sistema con electrones adicionales en un proceso llamado dopaje de tipo n era importante para crear los giros. "A diferencia del trabajo anterior en otros materiales 2D, el dopaje tipo n nos permitió lograr un mejor control de los giros electrónicos, Los profesores Marumoto y Wierzbowska explican. Los científicos creen que el disulfuro de molibdeno demostrará ser un importante banco de pruebas para dispositivos espintrónicos a medida que la tecnología avance hacia futuros productos de consumo.