Por primera vez, Los físicos han demostrado que la información puede fluir a través de un hilo de diamante. En el experimento, los electrones no fluían a través del diamante como lo hacen en la electrónica tradicional; bastante, permanecieron en su lugar y se transmitieron un efecto magnético llamado "giro" entre sí por el cable, como una fila de espectadores deportivos haciendo "la ola".

Spin podría usarse algún día para transmitir datos en circuitos de computadora, y este nuevo experimento, hecho en la Universidad Estatal de Ohio, reveló que el diamante transmite el giro mejor que la mayoría de los metales en los que los investigadores han observado previamente el efecto.

Investigadores de todo el mundo están trabajando para desarrollar los llamados "espintrónica, "lo que podría hacer que las computadoras fueran más rápidas y más potentes al mismo tiempo.

Diamond tiene mucho que ofrecer cuando se trata de espintrónica, dijo el investigador principal Chris Hammel, Académico eminente de Ohio en física experimental en el estado de Ohio. Es dificil, transparente, eléctricamente aislante, impermeable a la contaminación ambiental, resistente a los ácidos, y no retiene el calor como lo hacen los semiconductores.

"Básicamente, es inerte. No puedes hacerle nada. Para un científico los diamantes son algo aburridos, a menos que te comprometas, ", Dijo Hammel." Pero es interesante pensar en cómo funcionaría el diamante en una computadora ".

El precio del hilo de diamante no alcanzó las proporciones del anillo de compromiso, Confirmó Hammel. Cuesta solo $ 100, ya que estaba hecho de sintético, en lugar de natural, diamante.

Los hallazgos aquí representan el primer paso muy pequeño a lo largo de un camino muy largo que algún día podría conducir a los transistores de diamante.

Pero más allá de eso este descubrimiento podría cambiar la forma en que los investigadores estudian el giro, Dijo Hammel.

El hallazgo aparece en la edición del 23 de marzo de la revista. Nanotecnología de la naturaleza .

Los electrones alcanzan diferentes estados de giro según la dirección en la que giran, hacia arriba o hacia abajo. El equipo de Hammel colocó un diminuto alambre de diamante en un microscopio de fuerza de resonancia magnética y detectó que los estados de giro dentro del alambre variaban según un patrón.

"Si este cable fuera parte de una computadora, transferiría información. No hay duda de que podría decir en el otro extremo del cable cuál era el estado de giro de la partícula original al principio, " él dijo.

Normalmente, el diamante no podía llevar giro en absoluto, porque sus átomos de carbono están unidos, con cada electrón firmemente unido a un electrón vecino. Los investigadores tuvieron que sembrar el cable con átomos de nitrógeno para que hubiera electrones desapareados que pudieran girar. El cable contenía solo un átomo de nitrógeno por cada tres millones de átomos de diamante, pero eso fue suficiente para permitir que el alambre tuviera efecto.

El experimento funcionó porque los físicos del estado de Ohio pudieron observar el giro de los electrones a una escala más pequeña que nunca. Enfocaron el campo magnético en su microscopio en porciones individuales del cable, y descubrieron que podían detectar cuándo pasaba el espín a través de esas porciones.

El cable medía solo cuatro micrómetros de largo y 200 nanómetros de ancho. Para ver en su interior ponen la bobina magnética en el microscopio para que se encienda y apague en pequeñas fracciones de segundo, generando pulsos que crearon instantáneas de 15 nanómetros (aproximadamente 50 átomos) de ancho del comportamiento de los electrones. Sabían que el giro fluía a través del diamante cuando un imán en un delicado voladizo se movía cantidades diminutas, ya que alternativamente era atraído o repelido por los átomos del alambre. dependiendo de sus estados de giro.

Aún más sorprendente fue que los estados de giro duraron dos veces más cerca del final del cable que en el medio. Basado en experimentos ordinarios, los físicos esperarían que los estados de espín duraran el mismo tiempo, independientemente de dónde se haya realizado la medición. En este caso, los estados de giro dentro del cable duraron aproximadamente 15 milisegundos, y cerca del final duraron 30 milisegundos.

El equipo de Hammel sospecha que pudieron presenciar este nuevo efecto en parte debido a lo cerca que pudieron acercarse al cable. Mientras enfocaban su pequeña ventana de observación en la punta del cable, presenciaron el giro fluyendo en la única dirección en la que podía fluir:en el alambre. Cuando se movieron a lo largo del cable para observar el medio, la "ventana" se vació de giro dos veces más rápido, porque los estados de giro pueden fluir en ambas direcciones:dentro y fuera del alambre.

"Es un efecto dramáticamente enorme que no estábamos anticipando, "Dijo Hammel.

El descubrimiento desafía la forma en que los investigadores han estudiado el giro durante los últimos 70 años. Hammel explicó.

"El hecho de que los giros puedan moverse así significa que la forma convencional en que el mundo mide la dinámica de los giros a nivel macroscópico debe reconsiderarse; en realidad, no es válida, "añadió.

Los experimentos convencionales no tienen la resolución fina para mirar dentro de objetos tan pequeños como el cable utilizado en este estudio, y, por lo tanto, solo puede mirar esos objetos como un todo. En esas circunstancias, los investigadores solo pueden detectar el estado de giro promedio:cuántos electrones en la muestra apuntan hacia arriba, y cuántos apuntan hacia abajo. Los investigadores no notarían la diferencia si algunos electrones en una parte de la muestra cambiaran de abajo hacia arriba, y otra parte volteada de arriba a abajo, porque el número medio de giros seguirá siendo el mismo.

"No es el promedio que queremos, ", Dijo Hammel." Queremos saber cuánto varían los giros, y cuál es la vida útil de cualquier estado de giro en particular ".

Es la diferencia entre saber que un promedio de una cuarta parte de todos los espectadores en un estadio están de pie al mismo tiempo, y saber que las personas individuales están de pie y sentadas en un patrón cronometrado para formar "la ola".

Nadie pudo ver los giros en el diamante antes pero este experimento demostró que el diamante puede transportar espín de forma organizada, preservando el estado de giro y, por lo tanto, preservando la información.

Los físicos tuvieron que enfriar el cable a 4.2 Kelvin (alrededor de -452 grados Fahrenheit o -269 grados Celsius) para ralentizar los giros y silenciar su detector sensible lo suficiente para que estos pocos giros sean detectables. Deberían realizarse muchos avances antes de poder aprovechar el efecto a temperatura ambiente.