Por Endika Vásquez

19 de abril de 2021

Física

Nuevo dispositivo a nanoescala para espintrónica

Invesitgadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un nuevo dispositivo para la espintrónica. Los resultados marcan un paso hacia el uso de esta tecnología en chips procesadores de datos y tecnología de comunicación, y han sido puclicados en el diario Nature Communications.

La electrónica actual utiliza la carga eléctrica para transportar los datos que alimentan nuestra tecnología actual. Desafortunadamente, los ingenieros son conscientes de los límites de este principio. Desplazar carga en electrones genera calor, y nos encontramos en dicho límite en la densidad máxima de un chip antes de sobrecalentarse. El no poder encoger el método de fabricación implica que la computación no será capaz de avanzar al mismo ritmo que en las 7 décadas pasadas.

El espín es una propiedad de los electrónes, tal y como también lo es la carga. Los investigadores buscan el uso práctico de dicha propiedad, ya que evita los problemas térmicos que la carga presenta. "Si se utilizan las ondas de espín, es una transferencia de espín, no de carga, de manera que no generas calor," dice el Profesor Sebastiaan van Dijken, lider del grupo autor del descubrimiento.

Materiales magnéticos de escala nanocoscópica

El dispositivo creado por el equipo es un resonador Fabry-Perót, bien conocido en la industria óptica por crear haces de luz de una longitud de onda muy exacta. La versión espintrónica del dispositivo permite controlar y filtrar espines en aparatos de tan solo unos nanómetros de largo.

Los dispositivos fueron creados apilando capas delgadas de materiales con propiedades únicas. Esto creaba un aparato en el que los espines serían cancelados si no son de la frecuencia deseada. "El concepto es nuevo, pero fácil de implementar," explica el Dr Huajun Qin, primer autor del papel, "El truco está en fabricar materiales de buena calidad, los cuales tenemos aquí en Aalto. El hecho de no tener complicaciones a la hora de hacer estos materiales significa que tenemos muchas opotunidades para nuevo trabajo."

Computación analógica y procesamiento de datos inalámbrico

Los problemas de acelerar la electrónica van más allá del sobrecalentamiento, también causan prtoblemas en la comunicación inalámbrica, ya que las altas frecuencias en las que se mueven deben ser reducidas a niveles aceptables para los circuitos electrónicos. Esta conversión baja la velocidad de todo el proceso, y requiere energía. Las ondas de espín son capaces de moverse a las frecuencias de microondas usadas por estos transmisores inalámbricos, de manera que se podrían incluso acelerar más y ganar fiabilidad en el futuro.

Además, los espíns pueden ser utilizados en informática más rápida que la computación electrónica en tareas específicas: "La computación electrónica utiliza lógica binaria para hacer sus cálculos," explica el Profesor van Dijken, "Con ondas de espín, la información es transportada en la amplitud de la onda, permitiendo una forma de computación más analógica. Esto significa que podría ser de especial utilidad en tareas específicas como el procesamiento de imagen, o reconocimiento de patrónes. La gran ventaja de nuestro sistema es que el tamaño de su estructura facilita su aplicación en tecnología ya existente."

Ahora que el equipo tiene el resonador para filtrar y controlar las ondas de espín, el siguiente paso es construir un circuito completo para estos. "Para construir un circuito magnético, necesitamos la capacidad de guiar las ondas hacia componentes funcionales, tal y como hacen los canales eléctricos en los microchips electrónicos. Estamos considerando estructuras similares para guiar ondas de espín," explica el Dr Qin.


Fuentes: Universidad de Aalto