Espintrónica y Nanotecnología

LA ESPINTRONICA Y LA NANOTECNOLOGÍA
I. Introducción.
ya presentes en la mente de científicos y
tecnólogos.
El presente trabajo presenta a una nueva
ciencia en evolución como lo es la
espintronica
conocida
también
como
magneto-electrónica, en donde intervienen
conceptos de tipo electrónico y además
conceptos de la mecánica cuántica, que
ambos parten de la física. Esta nueva ciencia
en evolución trata del estudio de los
electrones para diversos tipos de estructuras
como
almacenamiento
de
datos,
comunicaciones.
La generación de flujos de corrientes
polarizadas en espín de forma controlada y la
manipulación del espín en forma más general,
permitirían no solamente incursionar en
tecnología sino construir herramientas para
explorar propiedades físicas fundamentales.
Las fuentes de corrientes polarizadas en espín
pueden provenir de dispositivos de transporte
eléctrico u óptico.
II. La espintronica.
El concepto de espintrónica es realmente
distinto al de la electrónica convencional. En
los dispositivos electrónicos convencionales
la información se almacena y transmite por el
movimiento de los electrones, partículas
subatómicas cargadas negativamente; en la
nueva ciencia espintrónica, además de este
movimiento, la información se codifica
manipulando una propiedad cuántica del
electrón, su espín.
La inyección de una CPS se logra, por
ejemplo, poniendo en contacto un metal
ferromagnético
con
un
metal
o
semiconductor. En la interfaz se produce una
‘acumulación de espín’, originada en el
cambio de naturaleza de los materiales a un
lado y al otro de la misma. La polarización en
espín de la corriente se va atenuando dentro
del material no-magnético por sucesivos
choquesque hacen perder a los electrones la
memoria sobre su espín. Si la polarización de
la corriente persiste hasta encontrar otra capa
magnética, en la interfaz opuesta de un
dispositivo, podrá transmitir esta información
y ser detectada a través de medidas eléctricas.
[1]
III. Funcionamiento de
dispositivo espintrónico.
La inserción del espín en transistores y otros
dispositivos le agrega una variable más al
problema e incorpora nuevas posibilidades
todavía no implementadas prácticamente pero
un
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 par de 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. [2]
Loschips
del
futuro
basarán
su
funcionamiento en el spin de los electrones
en lugar de utilizar su carga eléctrica como lo
hacen en la actualidad.
Lacreación de circuitos integrados de
consumo masivo, construidos en silicio pero
basados en la espintrónica, que serán capaces
de funcionar a temperatura ambiente y con un
consumo de energía ultra bajo.
IV.Colaboración en la industria.
Entidades
de
investigación
como
universidades suman esfuerzos para avanzar
en el campo de la espintrónica. El gigante de
los
microprocesadores,
IBM,
está
colaborando
estrechamente
con
la
Universidad de Leeds en la investigación de
otro tipo de memoria informática, la
racetrack. Ésta podría aumentar la capacidad
de almacenamiento de datos hasta 100 veces
más que los dispositivos actuales más
avanzados.
V. La memoria racetrack.
La memoria racetrack funciona con un
concepto diferente al de la MRAM. La
racetrack almacena los datos en nanocables
situados entre regiones colindantes de
magnetismos opuestos. Se llama racetrack, o
pista de carreras, debido a que los datos se
aceleran alrededor del nanocable (o pista)
conforme se van leyendo o grabando.
Este tipo de memoria funciona con una
cantidad de electricidad mucho menor a la
necesaria para los dispositivos actuales, por
lo que se calienta mucho menos. Otra ventaja,
es que, a diferencia de los discos duros
actuales, no contiene partes móviles que
tienden dañarse. “La racetrack es mucho más
fiable porqué todas las partes son estáticas”.
Según los expertos, este tipo de memoria
podría estar en el mercado en menos de 10
años, sustituyendo a los discos duros
magnéticos actuales. [3]
VI. Velocidad y memoria.
Los investigadores de esta tecnología confían
en que en un futuro cercano la espintrónica
no solo servirá para desarrollar dispositivos
de almacenamiento de datos sino que también
podría usarse para reemplazar toda la parte
lógica de un ordenador, desde el
microprocesador al disco duro y la memoria
RAM. Puesto que los componentes
electrónicos de los ordenadores ya están
alcanzando sus límites de velocidad por el
excesivo calentamiento de los materiales,
estas aplicaciones están siendo objeto de
intensa investigación.
VII. Miniaturización
La electrónica ha avanzado en torno a la
miniaturización, con dispositivos electrónicos
semiconductores cada vez más pequeños, así
en teléfonos celulares, computadoras
portátiles y tarjetas de crédito.
Pero los chips, que han logrado ser menores a
100 nanómetros están llegando a su límite en
la electrónica clásica.
Es aquí donde entra la espintrónica, que
experimenta con una nueva generación de
dispositivos que aprovechan las propiedades
de la física cuántica y utilizan las del electrón
ligadas al magnetismo.
VIII. Aplicaciones.
Una de las aplicaciones más importantes de
esta nueva electrónica, será en lacomputación
cuántica, donde los lenguajes ya no se
basarán en las propiedades clásicas de lamasa
y la carga eléctrica de los electrones, sino en
la capacidad de esas partículas para
rotaralrededor de su espín.
Almacenamiento
Otra importante ventaja de la espintrónica es
quetodas las funciones del ordenador
(cálculo, almacenamiento de datos y
comunicaciones)podrían realizarse en un
mismo material.
Actualmente, la espintrónica debe unir en un
solo dispositivo tres funciones de la
electrónica-lógica, de almacenamiento y de
comunicación- y lograr que la propiedad de
rotar a voluntad loselectrones se mantengan
durante un tiempo relativamente prolongado.
El reto inmediato más importante de la
espintrónica es encontrar un material
semiconductor que sea magnético a
temperatura ambiente, para así ser capaz de
mantener fija la dirección del espín.
Ahorro energético
Para desarrollar dispositivos espintrónicos, se
utilizan materiales ferromagnéticos y
aleacionesmetálicas que ayudan a manipular
los espines.
Con estos materiales, se podrá crear en el
futuro una memoria RAM magnética, que
tendrá unencendido más rápido de las
computadoras, un proceso de lectura y
escritura, más sencillas, y unestado de
criogenia o hibernación del equipo sin
necesidad de energía, pues se trabajará con la
orientación del espín.[4]
IX. Conclusiones.
Los dispositivos espintrónicos deben ser más
rápidos y requerir menos energía que los
dispositivos electrónicos tradicionales.
El reto inmediato más importante de la
espintrónica
es
encontrar
un
materialsemiconductor que sea magnético a
temperatura ambiente, para así ser capaz
demantener fija la dirección del espín.
Referencias
[1] Revista ciencia hoy en línea volumen 15
N-85
[2]http://www.laverdad.es
[3]http://www.es.globaltalentnews.com/actua
lidad/noticias
[4]http://electronica.etitudela.com/index.php
?
option=com_k2&view=item&id=8:espintrón
ica
Otras
http://www.scientificamerican.comarticle.cfm
id=spintronics&page=3
http://www.almaden.ibm.com/st/magnetism/
ms/