Espintronica

Universidad Politécnica Salesiana
Espintrónica William Cuzco Ingeniería electrónica mauriciowcs_1987@hotmail.com

I Resumen: La carga eléctrica del electrón es la base de la mayoría de los dispositivos electrónicos en la actualidad, la Espintrónica explota otra característica de los electrones que hasta ahora no se había tenido en cuenta, el espín. La espintrónica hace uso de campos magnéticospara controlar el espín de los electrones y así conseguir dos estados diferenciados que permitirán la codificación de una determinada información en lenguaje binario.

El spin de los electrones puede manipularse mediante un campo magnético que no posee mayor perdidas en forma de calor La carga eléctrica es el encargado de empujar a los electrones a través del circuito, y este proceso es pocoeficiente ya que disipa una gran cantidad de energía en forma de calor Espintrónica a veces considerada como la explotación de los efectos cuánticos. Un electrón puede poseer o bien un giro hacia arriba o abajo, dependiendo de su orientación magnética por eso también se le conoce como magnetoelectrónica.

II INTRODUCCIÓN Espintrónica usa los campos magnéticos (spin) de los electrones paracodificar y procesar los datos, en lugar de usar la carga eléctrica. El espín (girar) se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular intrínseco de valor fijo.

Fig. 1 las flechas azules representan el spin. Eso implica que cualquier observador al hacer una medida del momento angular detectará inevitablemente que la partículaposee un momento angular intrínseco total.

Fig. 2 Esto hace que en lugar de codificar los ceros y unos del sistema binario como ausencia o presencia de una diferencia de potencial eléctrico, se utilizarán el sentido de estos "giros" como forma de representar valores binarios

El magnetismo de los materiales ferro eléctrico, no conductor, que se polarizan cuando se exponen a un campoeléctrico, existe debido a que muchos de los electrones en los objetos tienen el mismo spin. Un dispositivo espintrónico operaría con electrones polarizados, es decir, que todos ellos posean el mismo valor de espín y con sistemas capaces de ser sensibles a dicha polarización. En tal caso, un dispositivo espintrónico muy simple usando electrones “espín polarizados” podría permitir la transmisión de un parde señales por un único canal, produciendo una señal diferente para los dos valores posibles, duplicando así el ancho de banda del cable. Un paso más avanzado sería disponer de algún dispositivo que pudiese realizar algún tipo de procesamiento en la corriente, de acuerdo con los estados de los espines. El método más simple para conseguir electrones “espín polarizados” es hacer pasar una corrientea través de un material ferro magnético, un cristal único que filtra a los electrones de manera uniforme. Si en cambio se dispone el filtro frente a un transistor, éste se convertirá en un detector sensible a los espines. Si los dos campos magnéticos están alineados, entonces la corriente podrá pasar, mientras que si se oponen aumentará la resistencia del sistema, efecto conocido como magnetoresistencia gigante. Probablemente el dispositivo espintrónica más exitoso hasta el momento haya sido la válvula espín, un dispositivo con una estructura de capas de materiales magnéticos que muestra enorme sensibilidad a los campos magnéticos. Cuando uno de estos campos está presente, la válvula permite el paso de los electrones, pero en caso contrario sólo deja pasar a los electrones con un espíndeterminado. Existen algunas aplicaciones prácticas como algunos de los dispositivos magneto electrónicos comercializados, como las cabezas lectoras magneto resistivas que utilizamos para leer la información almacenada magnéticamente en los discos duros de nuestros ordenadores.

Una aplicación espintrónica de gran trascendencia será la de los qubits espintrónicos. Todos sabemos que en los...