Spintronica

Neologismul spintronic derivă din contracția termenilor anglo-saxoni „ Spin Electronics ”, electronică bazată pe spin . Înțeleasă ca știință , spintronica studiază structurile electronice și rotirile celor mai variate materiale. Destinat ca o tehnologie pentru stocarea și procesarea informațiilor , acesta constituie o combinație de electronică și magnetism, propunând să încredințeze codarea binară spinului purtătorilor , mai degrabă decât modulației sarcinii electrice . Spinul electronului , de fapt, fiind cuantificat și având doar două configurații posibile (să spunem „sus” sau „jos”), se împrumută imediat implementării codului binar .

Descriere

Toate dispozitivele electronice se bazează pe încărcarea electronului (sau găuri în cazul semiconductoarelor ). Un dispozitiv electronic tradițional este, prin urmare, afectat doar de câmpul electric aplicat electrozilor . Dispozitivele spintronice, pe de altă parte, sunt proiectate în așa fel încât să se producă și o interacțiune între un câmp magnetic în afara structurii și purtătorii care curg în interiorul acesteia; acest lucru se întâmplă deoarece un moment magnetic este asociat cu rotirea care va fi afectată de câmpul magnetic extern, făcând posibilă schimbarea stării dispozitivului. Evident, fiind purtătorii de electroni atât în ​​dispozitivele tradiționale, cât și în cele spintronice, spinul va fi prezent în ambele. Diferența este că, în timp ce într-un dispozitiv electronic normal, numărul de purtători cu rotire "în sus" și "în jos" este același, într-un dispozitiv spintronic, electrozii sunt feromagnetici . În acest fel este posibil să se controleze starea de centrifugare a purtătorilor, asigurându-se că majoritatea sunt în aceeași stare de centrifugare.

Experimente

În iunie 2013, o echipă NIST a testat efectul cuantic de rotire Hall într-un condensat de atomi de rubidiu , creând un prototip de tranzistor spintronic ^[1] .

Primele aplicații

Un exemplu de dispozitiv spintronic universal popular este cel mai recent cap de citire pe hard disk , bazat pe efectul cuantic cunoscut sub numele de magnetorezistență gigantică (GMR). În acest caz, câmpul magnetic modulant, sau mai bine zis gradientul câmpului magnetic, este furnizat de biții de date înregistrați pe suprafața discului rotativ. Structura capului este proiectată în așa fel încât liniile de flux ale câmpului magnetic să se închidă pe un senzor care oferă o rezistență electrică la trecerea curentului electric, care variază în funcție de faptul dacă a fost înregistrată o logică "1" sau o logică "0". Efectul cuantic la care se face referire prezintă dovezi puternice la temperaturi criogenice , apropiate de zero absolut , dar întrucât un hard disk trebuie să poată funcționa la temperatura camerei, este esențial să recurgeți la nanotehnologie . Controlul precis asupra unei structuri de dimensiuni nanometrice vă permite să amplificați efectul, să îl faceți utilizabil și să conțineți costuri de construcție.

Obiective

Printre cele mai ambițioase obiective la care urmărește spintronica se numără controlul curenților polarizați de spin, în cadrul cărora toți purtătorii au același spin, astfel încât o nouă generație de microprocesoare să se poată baza pe funcționarea spin-tranzistoarelor sau a spin-valvei decisiv mai rapid decât componentele actuale și cu un consum mai mic de energie. O condiție prealabilă pentru realizarea acestei noi generații de dispozitive este aceea că doi curenți purtători, unul având spin 1/2 și celălalt spin -1/2, pot fi considerați ca neinteracționând în intervalele de timp solicitate de procesarea logică a informații, astfel încât ceea ce trebuie înțeles ca un „1” logic să nu se transforme întâmplător într-un „0”. Această ipoteză, cunoscută sub numele de Mott, a fost verificată pe larg: evenimentul aleator care vede un purtător inversându-și spinul, numit împrăștiere spin-flip , este puțin probabil în comparație cu orice alt eveniment de interacțiune al particulei, de exemplu cu o impuritate, un defect în structura.

Evoluția spintronicii nu poate ignora cercetarea materialelor noi, a combinațiilor acestora și a ingineriei lor, în vastul domeniu al nanotehnologiilor.

Notă

Elemente conexe

• Nanotehnologie
• MeRAM
• Qubit
• Phit (bit de fază)
• Spinplasmonics
• Magnonica
• Atomtronică
• Twistronica
• Efect Rashba-Edelstein

linkuri externe

• ( EN ) Spintronics , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica