Los electrones conservan su espín en el silicio. Mayo 23 de 2007   Los dispositivos que utilizan el espin – así como la carga – de los electrones podrían ser un paso hacia la realidad comercial luego de que los Estados Unidos dicen haber inyectado por primera vez electrones con espín polarizado al silicio. En su dispositivo diminuto los electrones se hacen fluir desde una aleación ferromagnética hacia un pedazo de silicio, donde ellos viajan a una distancia de aproximadamente 10 µm sin perder su polarización (Nature 447 295). Los Spintronic son circuitos electrónicos que podrían usar tanto la carga como el espín de los electrones para transmitir y almacenar información de procesos. En principio, tales dispositivos podrían levantar la potencia de proceso de los computadores convencionales o aún ser usados en computadoras cuánticas. El silicio podría ser un material ideal para los dispositivos spintronic porque se espera que los allí puedan viajar mucho más lejos de lo que ellos pueden hacerlo en metales sin perder su polarización. Además, el silicio es el material elegido en la industria, así que los spintronic basados en silicona podrían ser compatibles con los procesos comerciales de elaboración de chips de hoy en día. El problema es que siempre ha sido imposible tener electrones de espín polarizado dentro del silicio en el primer lugar. Los electrones con espín polarizado son encontrados frecuentemente en los materiales ferromagnéticos como el hierro, donde los espines de la mayoría de los electrones de conducción apuntan en la dirección de magnetización. Si una capa de metal ferromagnético es cubierta con una pieza de silicio, los electrones se pueden hacer fluir desde el imán hasta el silicio aplicando voltaje. Infortunadamente los electrones pierden su polarización al cruzar el espacio entre los dos materiales debido a una falta de coincidencia de impedancia entre el metal y el semiconductor. Este problema ha sido evitado en otros materiales semiconductores como el arseniuro de galio permitiendo a los electrones de espín polarizado “tunelar” a través del espacio intermedio, evitando así la diferencia de impedancia. Esto sin embargo requiere un espacio muy pequeño y precipitado entre el metal y el semiconductor, lo cual no puede ser alcanzado al cultivar capas de metales ferromagnéticos sobre silicio. Ahora, Ian Appelbaum y Biqin Huang de la Universidad de Delaware y Douwe Monsma del instituto Cambridge NanoTech en Massachusetts han encontrado una nueva manera de solucionar el problema de diferencia de impedancia enviando electrones “calientes” de alta energía a través del espacio entre el metal y el semiconductor. En lugar de comportarse como corriente eléctrica dirigida por voltaje aplicado – el cual es afectado por la impedancia – estos electrones actúan más como balas siendo disparadas a través del espacio dicho y son inmunes a los efectos de impedancia. Como resultado, estos electrones “balísticos” viajan hacia el silicio sin perder su polarización. Los investigadores primero crearon los electrones calientes en un ensamble túnel que se une a una capa de 5nm de una aleación ferromagnética de cobalto-hierro. Los electrones fueron luego inyectados al ferromagnético, donde ellos se polarizaron antes de entrar al silicio. Aplicando un campo magnético al dispositivo los investigadores fueron capaces de rotar la dirección de polarización del espín cuando los electrones viajaban hacia el silicio. El ángulo de precesión puede ser alterado variando el campo magnético o cambiando la velocidad de los electrones aplicando un campo eléctrico. Viendo esta precesión, los investigadores tuvieron pudieron confirmar que los electrones en realidad retenían su polarización de espín mientras permanecían en el silicio. Las mediciones debían ser hechas a muy bajas temperaturas de 85 K para minimizar el escape de corrientes en el dispositivo. Sin embargo este dispositivo, según los investigadores, provee de una importante profundización en la ciencia de materiales de transporte de espín en silicio. Tomado de Physics Web