D.La propiedad del espín, el momento angular intrínseco de los electrones, apenas se considera en la tecnología de semiconductores, aparte de los discos duros de las computadoras. La carga eléctrica se utiliza principalmente para transmitir, almacenar temporalmente y procesar información. Sin embargo, se ha demostrado que son posibles circuitos más rápidos y medios de almacenamiento más densos si se utiliza la rotación en lugar de la carga como portador de información. Ahora se ha establecido un campo de investigación bajo el nombre de espintrónica, que, además de la carga, también quiere hacer que la «torsión» de los electrones sea útil para el procesamiento rápido de datos.
Debido a su momento angular inherente y los momentos magnéticos asociados, los electrones se comportan como diminutas barras magnéticas que pueden girar rápidamente alrededor de su eje. Dependiendo de la orientación, el espín de los electrones se puede utilizar como portador de información binaria con los valores «0» y «1». El procesamiento de información con giros tendría muchos beneficios. El espín del electrón puede ser influenciado y controlado más fácilmente por campos magnéticos de lo que es posible con campos eléctricos en el caso de cargas. La información almacenada en los espines también reacciona con mucha menos fuerza a las perturbaciones externas, como los campos dispersos. Los datos también podrían procesarse mucho más rápido. Con espines como portadores de información, también hay menos pérdida de calor porque los electrones no fluyen y chocan con los átomos conductores.
Impulsos de tensión que pueden procesarse electrónicamente
Spintronics encontró su primera aplicación en los cabezales de lectura/escritura de los discos duros de las computadoras modernas. Estos sensores de campo magnético utilizan un efecto que el físico alemán de estado sólido Peter Grünberg descubrió en 1988 en el Centro de Investigación de Jülich. Descubrió que la conductividad eléctrica de las capas ferromagnéticas delgadas cambia tan pronto como se exponen a un campo magnético externo. En un cabezal de lectura, que se guía de cerca en un disco duro, los «unos» o «ceros» magnéticos almacenados por la rotación se convierten en pulsos de voltaje que pueden procesarse electrónicamente.
Memorias dinámicas clásicas de acceso aleatorio (DRAM). ¿Cuándo serán reemplazados por MRAMS?
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Imagen: REUTERS
Otra aplicación de la espintrónica son las memorias de trabajo magnéticas, las llamadas MRAM. Estos pueden almacenar y liberar información más rápido que la memoria de lectura y escritura del microprocesador convencional. Los MRAM no pierden sus datos cuando se corta la energía. Además, son económicos en términos de consumo de energía y se pueden escribir tantas veces como sea necesario. La celda de memoria más pequeña de un MRAM moderno generalmente consta de dos capas ferromagnéticas apiladas delgadas separadas por un aislante. Una corriente eléctrica con electrones polarizados enviados a través de la celda cambia la magnetización de los dos ferromagnetos entre sí. Esto da como resultado dos estados binarios distinguibles de la celda de memoria: «1» o «0». El valor real de un bit se puede leer y procesar mediante el valor de resistencia correspondiente. Debido al alto precio, las MRAM se utilizan principalmente en sistemas informáticos industriales y aeroespaciales para evitar la pérdida de datos en caso de un corte de energía.
Las ondas de rotación pueden superponerse entre sí.
Si desea transmitir y procesar datos con espines de electrones, normalmente no utiliza espines individuales como portadores de información como en la espintrónica clásica, sino las llamadas ondas de espín, también conocidas como magnones. Al igual que las ondas de agua o de luz, las ondas de espín pueden propagarse y superponerse. Aquí, los electrones en sí mismos no se mueven a través de un material ferromagnético, sino que están fijos en su lugar.
