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Aislantes topológicos para espintrónica

Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea ha recopilado pruebas que confirman el funcionamiento de los aislantes topológicos y que podrían permitir obtener dispositivos espintrónicos, así como ordenadores cuánticos, mucho más potentes que los convencionales.
Aislantes topológicos para espintrónica
A diferencia de la mayoría de materiales, que son aislantes o conductores, los aislantes topológicos son ambas cosas. Son aislantes en el interior, pero conducen electricidad por la superficie. Puesto que los electrones de su superficie son extremadamente móviles y también pueden transportar momento magnético, tal vez sería posible obtener componentes espintrónicos a partir de esta nueva clase de materiales. En particular, los componentes espintrónicos no se basarían en el movimiento de portadores de carga, como sucede con los electrones en los componentes semiconductores, sino en la manipulación de sus espines.

Un equipo de físicos financiado por la Unión Europea ha trabajado en cómo se pueden controlar los espines de los electrones en aislantes topológicos. En el marco del proyecto STIFNANO (Spintronics with topological insulator/ferromagnet nanodevices), instalaron un sistema de epitaxia mediante haces moleculares (MBE) con cámara dual en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2).

El sistema de MBE para el depósito de láminas delgadas epitaxiales de ultra alta pureza es uno de los pocos disponibles en Europa. Los físicos utilizaron esta instalación única para obtener aislantes topológicos con composición y grosor bien definidos. También se desarrollaron nuevos procedimientos para obtener distintos aislantes topológicos a base de bismuto.

Uno de los principales logros de STIFNANO fue la supresión total de defectos en láminas delgadas monocristalinas de aislantes topológicos. En estos materiales se suelen observar defectos cristalinos extensos que son perjudiciales para la observación de los fenómenos relacionados con la superficie.

Además, los físicos desarrollaron el montaje experimental para estudiar heteroestructuras de aislante topológico/material ferromagnético. Generar ferromagnetismo inducido por intercambio de carga-espín en las interfaces entre estos materiales es un enfoque innovador para hacer realidad dispositivos con funcionalidades cuánticas.

El sistema experimental de STIFNANO ya se ha aprovechado para realizar las primeras medidas de resonancia magnética inducida por corriente jamás realizadas. El magnetismo interficial mejorado que se ha medido puede ser muy relevante para construir nuevos dispositivos espintrónicos capaces de realizar cálculos utilizando las leyes de la mecánica cuántica.

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Palabras clave

Aislantes topológicos, espintrónica, STIFNANO, material ferromagnético, láminas delgadas
Número de registro: 190863 / Última actualización el: 2017-01-16
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