Nuevos dispositivos electrónicos híbridos gracias a los electrones que giran

Nuevos dispositivos electrónicos híbridos gracias a los electrones que giran
  • Promete grandes ventajas sobre la electrónica convencional, incluyendo menor consumo de energía y mayor velocidad

Investigadores de la Universidad de Linkoping en Suecia han descubierto cómo controlar y transferir electrones que giran, un avance que abre el camino para nuevos dispositivos híbridos que podrían superar a la electrónica de semiconductores existente.

En un estudio publicado en Nature Communications, estos investigadores han demostrado cómo combinar un semiconductor de uso común con un aislador topológico, un estado recientemente descubierto de materia con propiedades eléctricas únicas.

Así como la Tierra gira alrededor de su propio eje, lo mismo ocurre con un electrón, en sentido horario o antihorario. “Spintronics” es el nombre usado para describir tecnologías que explotan tanto el giro como la carga del electrón. Las aplicaciones actuales son limitadas, y la tecnología se utiliza principalmente en los discos duros de los ordenadores.  Spintronics promete grandes ventajas sobre la electrónica convencional, incluyendo menor consumo de energía y mayor velocidad.

En términos de conducción eléctrica, los materiales naturales se clasifican en tres categorías: conductores, semiconductores y aisladores. Los investigadores han descubierto recientemente una fase exótica de la materia conocida como “aisladores topológicos”, que es un aislante en el interior, pero un conductor en la superficie. Una de las propiedades más sorprendentes de los aisladores topológicos es que un electrón debe viajar en una dirección específica a lo largo de la superficie del material, determinada por su dirección de giro. Esta propiedad es conocida como “spin-momentum locking”.

“La superficie de un aislador topológico es como una carretera dividida bien organizada para electrones, donde los electrones que tienen una dirección de giro viajan en una dirección, mientras que los electrones con la dirección de giro opuesta viajan en la dirección opuesta. Sin colisionar y sin perder energía “, dice Yuqing Huang, Ph D estudiante en el Departamento de Física, Química y Biología (IFM) en la Universidad de Linkoping.

Este estudio permite nuevos dispositivos que explotan la interacción de la materia con la luz, una tecnología conocida como “opto-spintronics”, así como muchas otras aplicaciones.

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