Ahora se puede detectar la corriente del spin en los materiales cuanticos

La Nueva Electrónica ha nacido | Por Amelia OS

(Última Actualización: marzo 10, 2018)

Publicado a las 08:49 PM CST en Oct 15,2017 | Actualizado a las 08:49 PM CST en Oct 15,2017


Los semiconductores basados en silicio, que se encuentran en el corazón de los dispositivos electrónicos, se basan en la corriente eléctrica controlada que es responsable de suministrar energía a los componentes electrónicos.

Estos semiconductores sólo pueden acceder a la carga de los electrones para obtener energía, pero los electrones hacen más que llevar una carga. También tienen un momento angular intrínseco conocido como espín, que es una característica de los materiales cuánticos que, aunque escurridizos, pueden ser manipulados para mejorar los dispositivos electrónicos.

Un equipo de científicos, liderado por An-Ping Li en el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía, ha desarrollado una innovadora técnica de microscopía para detectar el espín de electrones en aisladores topológicos, un nuevo tipo de material cuántico que podría ser utilizado en aplicaciones como la espíntrónica y la computación cuántica.

«La corriente de espín, es decir, el momento angular total de los electrones en movimiento, es un comportamiento de los aisladores topológicos que no se podía tener en cuenta hasta que se desarrollara un método sensible a los espín», aseguró Li.

 

Los dispositivos electrónicos continúan evolucionando rápidamente y requieren más potencia en componentes más pequeños. Esto hace que se necesiten alternativas menos costosas y eficientes energéticamente que la electrónica basada en la carga. Un aislante topológico transporta la corriente eléctrica a lo largo de su superficie, mientras que dentro del material a granel actúa como aislante. Los electrones que fluyen a través de la superficie del material exhiben direcciones uniformes de centrifugado, a diferencia de un semiconductor en el que los electrones giran en diferentes direcciones.

«Los dispositivos basados en la carga son menos eficientes energéticamente que los basados en la rotación», dijo Li. «Para que los giros sean útiles, necesitamos controlar tanto su flujo como su orientación.»

 

Para detectar y comprender mejor este extraño comportamiento de las partículas, el equipo necesitaba un método sensible al giro de los electrones en movimiento. Su nuevo enfoque de microscopía fue probado en un solo cristal de Bi2Te2Se, un material que contiene bismuto, telurio y selenio. Medía cuánta tensión se producía a lo largo de la superficie del material a medida que el flujo de electrones se movía entre puntos específicos mientras que detectaba la tensión para el espín de cada electrón.

El nuevo método se basa en un microscopio de barrido de túnel de cuatro sondas, un instrumento que puede identificar la actividad atómica de un material con cuatro puntas de sondeo móviles, añadiendo un componente para observar el comportamiento de espín de los electrones en la superficie del material. Este enfoque no sólo incluye mediciones de sensibilidad de centrifugado. También limita la corriente a una pequeña área en la superficie, lo que ayuda a evitar que los electrones se escapen por debajo de la superficie, proporcionando resultados de alta resolución.

«Hemos detectado con éxito un voltaje generado por la corriente de espín del electrón», dijo Li, coautor de un artículo publicado por Physical Review Letters que explica el método. «Este trabajo proporciona una clara evidencia de la corriente de espín en los aisladores topológicos y abre una nueva vía para estudiar otros materiales cuánticos que podrían ser aplicados en los dispositivos electrónicos de última generación».


Referencias & Fuentes 

nanotech-now.comespín current detection in quantum materials unlocks potential for alternative electronics

ornl.govNew method to detect espín current in quantum materials unlocks potential for alternative electronics

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