Investigadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un nuevo dispositivo para espintrónica. Los resultados se han publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , y marcar un paso hacia el objetivo de utilizar la espintrónica para fabricar chips y dispositivos de procesamiento de datos y tecnología de comunicación que sean pequeños y potentes.

La electrónica tradicional utiliza carga eléctrica para realizar cálculos que impulsan la mayor parte de nuestra tecnología diaria. Sin embargo, los ingenieros no pueden hacer que la electrónica haga cálculos más rápido, como la carga en movimiento crea calor, y la miniaturización ha llegado a los límites de la termodinámica. Porque la electrónica no se puede hacer más pequeña, Existe la preocupación de que las computadoras no puedan volverse más potentes y baratas al mismo ritmo que lo han hecho durante las últimas siete décadas. Aquí es donde entra la espintrónica.

El giro es una propiedad de partículas como los electrones de la misma manera que lo es la carga. Los investigadores están entusiasmados con el uso de la rotación para realizar cálculos porque evita los problemas de calentamiento de los chips de computadora actuales. "Si usa ondas giratorias, es transferencia de efecto, no mueves carga, para que no generes calefacción, "dice el profesor Sebastiaan van Dijken, quien lidera el grupo que escribió el artículo.

Materiales magnéticos a nanoescala

El dispositivo que hizo el equipo es un resonador Fabry-Pérot, una herramienta muy conocida en óptica para crear haces de luz con una longitud de onda estrictamente controlada. La versión de onda de giro creada por los investigadores en este trabajo les permite controlar y filtrar ondas de giro en dispositivos que tienen solo unos pocos cientos de nanómetros de diámetro.

Los dispositivos se fabricaron intercalando capas muy delgadas de materiales con propiedades magnéticas exóticas una encima de la otra. Esto creó un dispositivo donde las ondas de giro en el material quedarían atrapadas y canceladas si no tuvieran la frecuencia deseada. "El concepto es nuevo, pero fácil de implementar, "explica el Dr. Huajun Qin, el primer autor del artículo, 'el truco consiste en hacer materiales de buena calidad, que tenemos aquí en Aalto. El hecho de que no sea un desafío fabricar estos dispositivos significa que tenemos muchas oportunidades para nuevos trabajos emocionantes ".

Procesamiento de datos inalámbrico y computación analógica

Los problemas con la aceleración de la electrónica van más allá del sobrecalentamiento; también hay complicaciones en la transmisión inalámbrica, ya que las señales inalámbricas deben convertirse de sus frecuencias más altas a frecuencias que los circuitos electrónicos puedan manejar. Esta conversión ralentiza el proceso y requiere energía. Los chips de onda giratoria pueden operar en las frecuencias de microondas utilizadas en teléfonos móviles y señales WiFi, lo que significa que existe un gran potencial para que se utilicen en tecnologías de comunicación inalámbrica aún más rápidas y fiables en el futuro.

Es más, las ondas de espín se pueden utilizar para hacer computación de maneras que son más rápidas que la computación electrónica en tareas específicas "La computación electrónica usa lógica" booleana "o binaria para hacer cálculos, "explica el profesor van Dijken." Con ondas de giro, la información se transporta en la amplitud de la onda, lo que permite una computación de estilo más analógico. Esto significa que podría resultar muy útil para tareas específicas como el procesamiento de imágenes o el reconocimiento de patrones. Lo mejor de nuestro sistema es que su estructura de tamaño significa que debería ser fácil de integrar en la tecnología existente ".

Ahora que el equipo tiene el resonador para filtrar y controlar las ondas de giro, los siguientes pasos son hacer un circuito completo para ellos. "Para construir un circuito magnético, Necesitamos poder guiar las ondas de giro hacia componentes funcionales, como lo hacen los canales eléctricos conductores en microchips electrónicos. Estamos buscando hacer estructuras similares para dirigir las ondas de giro, "explica el Dr. Qin.