Convertir puntos cuánticos en transistores espintrónicos

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Transistor espintrónico

Los puntos cuánticos forman el corazón de un nuevo diseño de transistor para corrientes de espín polarizado.

La espintrónica es una de las tecnologías que se prevé que cambie la naturaleza de la computación y las comunicaciones en los próximos años. Hasta ahora, todos los componentes electrónicos tales como transistores, han explotado una única propiedad del electrón: su carga. Pero los electrones tienen otra propiedad, su espín, el cual también puede aprovecharse para codificar información.

Por lo que encontrar formas de manipular el espín electrónico es una prioridad en muchos laboratorios del mundo. Y hoy, muchos dispositivos basados en el espín están cerca de su comercialización. Esto no significa que no haya espacio para más cosas y hoy, E. C. Siqueira y Guillermo Cabrera de UNICAMP en Brasil, proponen una nueva idea para transistores espintrónicos basados en el exótico fenómeno de la reflexión Andreev.

Coloca un trozo magnetizado de hierro cerca de un superconductor y tendrá lugar un efecto inusual. Los electrones aislados normalmente no pueden entrar en un superconductor. Pero si el espín de un electrón del hierro es exactamente opuesto al de otro electrón, pueden combinarse para formar un par de Cooper que puede entrar en el superconductor. Este proceso deja un hueco en el hierro viajando a través del interfaz con el superconductor – la conocida como reflexión Andreev.

Por supuesto, este proceso es altamente dependiente del espín de los electrones. En teoría, es posible apagar y encender el efecto manipulando este espín.

Lo que sugieren Siqueira y Cabrera es una forma novedosa de controlar este encendido y apagado. Sugieren usar dos ferroimanes para inyectar electrones con espín polarizado en el sistema. En uno de estos ferroimanes, la dirección del campo magnético es fija mientras que en la otra puede variar. Pero en lugar de conectar directamente estos ferroimanes al superconductor, la corriente de espín primero tiene que pasar a través de dos puntos cuánticos.

Esto lleva a un complejo patrón de corrientes. Primero, hay corrientes de espín polarizado procedentes de cada ferroimán viajando hacia el superconductor. Luego hay reflexiones Andreev viajando desde el superconductor. Y los crisoles en los que se mezclan e interfieren estas corrientes son puntos cuánticos.

Con la ayuda de algunos trucos matemáticos, Siqueira y Cabrera demuestran que el resultado final es una corriente de espín polarizado a través del ferroimán fijo que puede modularse, y apagarse y encenderse, cambiando la disposición en el otro ferroimán. En otras palabras, un transistor espintrónico.

Aunque la física implicada es compleja, la estructura de este dispositivo es relativamente simple y por tanto tendría que ser bastante fácil construirlo y probarlo.

Si funciona como sugieren Siqueira y Cabrera es la siguiente gran pregunta. Hacen un número de suposiciones, que tendrán que probarse experimentalmente antes de que pueda seguir su desarrollo, sobre el comportamiento de su sistema y cómo interactúan sus componentes.

Aún así, es una aproximación exótica a un problema interesante.

Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1003.3688: Magnetoresistance And Transistor-Like Behavior Of Double Quantum Dots Connected To Ferromagnetic And Superconductor Leads

Fecha Original: 23 de marzo de 2010
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