La «resonancia del espín balístico» ofrece un enfoque innovador sobre la inversión del espín
Unos investigadores de Alemania y Canadá han desarrollado una nueva técnica denominada resonancia del espín balístico que «invierte el espín» de electrones no apareados sin el uso de campos oscilantes, que son complicados de generar en microchips. La comunidad científica lleva alrededor de setenta años estudiando el modo en que los electrones giran sobre sí mismos. La resonancia del espín electrónico describe la inversión del espín en electrones no apareados (llamados también radicales). La inducción de la resonancia del espín electrónico mediante el uso de campos magnéticos de alta frecuencia ha hecho posible el estudio de la mecánica cuántica. Se trata de una herramienta valiosa debido a que el campo magnético puede ser utilizado para controlar las transiciones del estado del espín de los electrones no apareados. No obstante, el espín también puede inducirse usando campos eléctricos de alta frecuencia en algunos materiales. La oscilación misma de los electrones crea un campo magnético que puede tener efecto sobre el espín de los electrones. Estudios anteriores en los que se usaron campos eléctricos externos han logrado cambiar el espín de cierta cantidad de materiales, entre ellos gases bidimensionales de electrones y «puntos cuánticos». El problema es que es complicado generar campos oscilantes en un chip. En esta investigación reciente, el Dr. Sergey Frolov de la Universidad de British Columbia (Canadá) y colegas de Alemania han adoptado un enfoque diferente con respecto a este problema, y esperan manipular los espines sin el uso del campo oscilante. Sus métodos han logrado producir el efecto utilizando un campo estático, lo que es muy deseable de cara a aplicaciones electrónicas. Experimentos posteriores han confirmado la solidez de su técnica. La nueva «resonancia del espín balístico» consiste en hacer que los electrones reboten hacia adelante y hacia atrás en los diminutos canales de un semiconductor bidimensional. La resonancia del espín se logra usando el campo magnético que se produce como un derivado de la interacción entre el espín de los electrones y su órbita. El rebote repetido de los electrones en las paredes del canal hace oscilar el campo magnético. La frecuencia de esta oscilación es valiosa para las aplicaciones de resonancia de espín. El inconveniente de este método es que, aunque logra hacer girar los electrones, lo hace de manera aleatoria. Los espines no pueden manipularse hacia una orientación específica. Esto puede deberse al hecho de que las impurezas generadas por los electrones quedan pegadas a las paredes de los canales y hacen que la trayectoria del rebote sea muy desigual y que los electrones caigan de las paredes en ángulos diferentes. En estudios futuros se usarán materiales más limpios e incorporarán técnicas centradas en los electrones que permitirán a los investigadores definir mejor el ángulo y la frecuencia del rebote. En un comentario adjunto, el Dr. Lieven Vandersypen, de la Universidad de Tecnología de Delft (Países Bajos), observa: «En el futuro, uno podría imaginar la aplicación de la técnica de inversión de espines de los autores a circuitos electrónicos enteros en estado sólido en los cuales la información esté codificada en el estado del espín de los electrones. Éste es el sueño del campo de la espintrónica, que ha conducido ya a descubrimientos como la "magnetorresistencia gigante" y la posterior miniaturización de los discos duros.»
Países
Canadá, Alemania