(Phys.org) —En 2011, el grupo de investigación de Roland Wiesendanger, Catedrático de Física en la Universidad de Hamburgo en Alemania, fabricó un dispositivo lógico basado en espines utilizando los espines de átomos individuales, una hazaña que representa los límites últimos de la miniaturización. En estos diminutos dispositivos, todos los átomos deben colocarse con precisión para que su información de espín se pueda transmitir de un átomo al siguiente.

El problema es que los átomos no quieren permanecer en sus posiciones designadas por mucho tiempo. Incluso la más mínima cantidad de calor puede superar el débil acoplamiento magnético entre un átomo y un sustrato que ayuda a mantener el átomo en su lugar. Como resultado, el dispositivo lógico basado en espín solo funciona a temperaturas inferiores a 0,3 K, apenas por encima del cero absoluto.

Ahora, en un nuevo artículo publicado en Nano letras , El equipo de Wiesendanger ha demostrado dispositivos lógicos basados ​​en espines que están hechos de moléculas en lugar de átomos. Las moléculas se mantienen en su lugar mediante un acoplamiento magnético de superecambio, que es mucho más fuerte que el acoplamiento magnético débil. Las interacciones más fuertes se traducen en una temperatura de operación de un orden de magnitud mayor, hasta 6 K. Los dispositivos de espín molecular, que son casi tan pequeños como la versión atómica, tienen una estabilidad mucho mayor y aún ofrecen las mismas ventajas potenciales de operación a alta velocidad y bajo consumo de energía que hacen que los dispositivos espintrónicos sean tan atractivos.

"Ahora tenemos todas las piezas de construcción en la superficie para crear dispositivos a partir de bloques de construcción moleculares, "autor principal Maciej Bazarnik, físico de la Universidad de Hamburgo y de la Universidad Tecnológica de Poznan en Polonia, dicho Phys.org .

En general, Los dispositivos basados ​​en espines funcionan controlando los espines de los electrones, al igual que los dispositivos electrónicos convencionales controlan la carga de electrones. Similar a cómo se considera que la carga es negativa o positiva, el giro se considera hacia arriba o hacia abajo. Aplicando un campo magnético, los investigadores pueden generar un exceso de electrones de rotación hacia arriba o hacia abajo, creando una polarización de espín neta y produciendo una corriente de espín magnética.

Para construir un dispositivo lógico de giro completo, El desafío es que los átomos y las moléculas deben organizarse de modo que actúen como cables, uniones, y otros componentes básicos para transmitir la información de giro fácilmente alterada de un lugar a otro.

En el nuevo estudio, los investigadores construyeron estos componentes a partir de compuestos de coordinación, que son moléculas magnéticas que consisten en un átomo de metal central (aquí, cobalto) vinculado a grupos circundantes de átomos. Estos grupos se eligen cuidadosamente para lograr fuertes interacciones magnéticas entre los átomos metálicos portadores de espín de compuestos adyacentes, permitiendo que la información de giro sea transferida.

Los investigadores también diseñaron la estructura química para aliviar otro problema que enfrentan los dispositivos de espín a escala atómica:al transportar la información de espín más directamente entre uniones, podrían reducir en gran medida la interferencia no deseada con dispositivos vecinos.

Con su mayor estabilidad, los dispositivos de lógica de espín molecular representan un paso hacia la fabricación de dispositivos de espín muy pequeños a temperaturas más altas, que es necesario para realizar futuras aplicaciones.

"Estamos explorando diferentes centros magnéticos en nuestras moléculas para lograr acoplamientos magnéticos más fuertes y elevar aún más la temperatura de funcionamiento, ", Dijo Bazarnik." Dado que los dispositivos giratorios son pequeños en última instancia, su uso en la nanoelectrónica futura sería beneficioso. Operan con un grado de libertad de giro y, por lo tanto, no es necesario ningún flujo de corriente [eléctrica] para que la información se transmita. Por lo tanto, no hay calefacción y el consumo de energía es muy bajo ".

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