Espintrónica para niños
La espintrónica es una tecnología nueva que combina las palabras "espín" y "electrónica". También se le conoce como magnetoelectrónica. Esta tecnología aprovecha dos características de los electrones: su carga eléctrica y su espín. El espín es como si el electrón fuera un pequeño imán que puede apuntar en dos direcciones diferentes.
Para crear un dispositivo de espintrónica, primero necesitamos un sistema que pueda producir una corriente de electrones donde todos los espines apunten en la misma dirección. A esto se le llama "electrones con espín polarizado". Luego, necesitamos otro sistema que pueda detectar esa dirección de los espines. Un paso más avanzado sería tener una parte intermedia que procese la información según la dirección de los espines.
Un dispositivo de espintrónica sencillo podría enviar dos tipos de señales a través de un solo cable. Esto se logra usando electrones con espín polarizado, donde cada dirección de espín representa una señal diferente. Así, se puede enviar el doble de información por el mismo cable.
La forma más fácil de hacer que una corriente tenga electrones con espín polarizado es hacerla pasar por un material ferromagnético. Un material ferromagnético es como un imán muy fuerte. Si este material es muy uniforme, puede filtrar los electrones para que todos tengan el mismo espín. Si colocamos este filtro delante de un transistor, este se convierte en un detector que puede sentir la dirección de los espines.
Cuando los campos magnéticos de dos materiales están alineados en la misma dirección, la corriente eléctrica puede pasar fácilmente. Pero si los campos magnéticos se oponen, la resistencia del sistema aumenta. Este efecto se conoce como magnetorresistencia gigante.
Uno de los dispositivos de espintrónica más exitosos hasta ahora es la válvula de espín. Este dispositivo tiene varias capas de materiales magnéticos y es muy sensible a los campos magnéticos. Cuando hay un campo magnético presente, la válvula permite que los electrones pasen. Pero si no hay un campo magnético, solo deja pasar a los electrones con un espín específico. Desde el año 2002, estas válvulas se usan comúnmente en las cabezas de los discos duros para leer y escribir información.
La espintrónica puede cambiar mucho la forma en que almacenamos grandes cantidades de información. En 2002, científicos de IBM anunciaron que lograron guardar una cantidad enorme de datos en un espacio muy pequeño, alcanzando una densidad de aproximadamente 155 mil millones de bits por centímetro cuadrado.
Normalmente, los ordenadores usan el estado de un electrón para representar información en forma de ceros y unos (sistema binario). Pero los "bits cuánticos" de la espintrónica, llamados qubits, aprovechan las direcciones del espín de una manera más compleja. Esto podría llevar a una nueva generación de ordenadores mucho más potentes, conocidos como ordenadores cuánticos.
Véase también
En inglés: Spintronics Facts for Kids
- Nanotecnología
- Espín
- Mn12, un imán monomolecular que ha sido sugerido como candidato para la espintrónica y la computación cuántica
Fuentes
- Gupta, J.A. (29 de junio de 2001). «Ultrafast Manipulation of Electron Spin Coherence». Science 292 (5526): 2458-2461. doi:10.1126/science.1061169. Consultado el 8 de octubre de 2012.
