La espintrónica es un campo emergente en el que el espín de los electrones, en lugar de la carga, se utiliza para procesar datos. Desafortunadamente, el giro solo dura muy poco tiempo, lo que dificulta su explotación en electrónica. Investigadores del Instituto Kavli de Nanociencia en TU Delft, trabajando con el instituto AMOLF de la Organización de Investigación Científica de los Países Bajos, ahora han encontrado una manera de convertir la información de espín en una señal luminosa predecible a temperatura ambiente. El descubrimiento acerca los mundos de la espintrónica y la nanofotónica y podría conducir al desarrollo de una forma de procesamiento de datos energéticamente eficiente. en centros de datos, por ejemplo. Los investigadores han dado cuenta de sus resultados en Ciencias .

La investigación involucró una nanoconstrucción que constaba de dos componentes:un hilo de plata extremadamente delgado, y un material bidimensional llamado disulfuro de tungsteno. Los investigadores unieron el hilo de plata a una rodaja de disulfuro de tungsteno que medía solo cuatro átomos de espesor. Usando luz circularmente polarizada, crearon lo que se conoce como "excitones" con una dirección de rotación específica. La dirección de ese giro podría inicializarse utilizando la dirección de rotación de la luz láser.

Estado original

Los excitones son en realidad electrones que rebotaron fuera de su órbita. Con esta técnica, el rayo láser asegura que los electrones se lancen a una órbita más amplia alrededor de un agujero cargado positivamente de la misma manera que un átomo de hidrógeno. Los excitones así creados quieren volver a su estado original. A su regreso a la órbita más pequeña, emiten energía en forma de luz. Esta luz contiene la información de giro, pero se emite en todas direcciones.

Para utilizar la información de giro, los investigadores de Delft volvieron a un descubrimiento anterior. Habían demostrado que cuando la luz se mueve a lo largo de un nanoalambre, va acompañado de un campo electromagnético giratorio muy cerca del cable:gira en el sentido de las agujas del reloj en un lado del cable, y en sentido antihorario en el otro lado. Cuando la luz se mueve en la dirección opuesta, las direcciones de giro cambian, también. Entonces, la dirección de rotación local del campo electromagnético está bloqueada uno a uno en la dirección en la que la luz viaja a lo largo del cable. "Usamos este fenómeno como un tipo de combinación de cerradura, ", explica Kuipers." Un excitón con una dirección de rotación particular sólo puede emitir luz a lo largo del hilo si las dos direcciones de rotación se corresponden ".

Interruptores optoelectrónicos

Se crea un vínculo directo entre la información de espín y la dirección de propagación de la luz a lo largo del nanoalambre. Funciona casi a la perfección:la información de giro se 'lanza' en la dirección correcta a lo largo del hilo en el 90 por ciento de los casos. De este modo, La información de giro frágil puede convertirse cuidadosamente en una señal luminosa y transportarse a distancias mucho mayores. Gracias a esta técnica, que funciona a temperatura ambiente, puede crear fácilmente nuevos circuitos optoelectrónicos. Kuipers:"No necesitas una corriente de electrones, y no se libera calor. Esto lo convierte en una forma de transferencia de información de muy baja energía ".

El descubrimiento abre el camino para combinar los mundos de la espintrónica y la nanofotónica. Kuipers:"Esta combinación bien puede resultar en estrategias verdes de procesamiento de información a nanoescala".

En un estudio separado publicado en el mismo número de Ciencias hoy dia, otros investigadores del instituto Kavli de Nanociencia en TU Delft también encontraron una forma de transferir información de espín a fotones.