Los físicos captan las primeras imágenes del espín atómico

Medición del espínEl descubrimiento apoya el desarrollo de dispositivos de almacenamiento magnético a nanoescala.

Aunque los científicos defienden que la emergente tecnología de la espintrónica puede triunfar sobre la electrónica convencional construyendo una nueva generación de ordenadores y dispositivos de alta tecnología más rápidos, eficientes y de menor tamaño, nadie ha visto en realidad el espín – una propiedad mecánico cuántica de los electrones, en átomos aislados, hasta el momento.

En un estudio publicado en la Publicación On-Line Avanzada de la revista Nature Nanotechnology, físicos de la Universidad de Ohio y de la Universidad de Hamburgo en Alemania, presenta las primeras imágenes del espín en acción.

Los investigadores usaron un microscopio construido específicamente para la tarea con una punta cubierta de hierro para manipular átomos de cobalto en una placa de manganeso. A través de la microscopía de efecto túnel, el equipo reposicionó cada átomo aislado de cobalto sobre una superficie que cambió la dirección de los espines de los electrones. Las imágenes captadas por los científicos demostraron que los átomos aparecían como una única protrusión si el espín tenía una dirección hacia arriba, y como una doble protrusión con iguales alturas cuando el espín estaba en dirección hacia abajo.

El estudio sugiere que los científicos pueden observar y manipular el espín, un hallazgo que puede tener impacto en el futuro desarrollo de dispositivos de almacenamiento magnético a nanoescala, computadores cuánticos y dispositivos espintrónicos.

“Las distintas direcciones del espín pueden indicar distintos estados para el almacenamiento de datos”, dijo Saw-Wai Hla, profesor asociado de física y astronomía en el Instituto de Nanoescala y Fenómenos Cuánticos en la Universidad de Ohio y uno de los investigadores principales del estudio. “Los dispositivos de memoria de los actuales ordenadores implican decenas de miles de átomos. En el futuro, seremos capaces de usar un átomo y cambiar la potencia del ordenador en un factor de miles”.

Al contrario que los dispositivos electrónicos, que emiten calor, los dispositivos basados en la espintrónica se espera que experimenten una menor disipación de potencia.

Los experimentos se llevaron a cabo en un vacío ultra-alto a la baja temperatura de 10 Kelvin, con el uso de helio líquido. Los investigadores tendrán que observar el fenómeno en temperatura ambiente antes de que pueda usarse en discos duros para ordenadores.

Pero el nuevo estudio sugiere una vía para esa aplicación, dice el autor principal del estudio Andre Kubetzka de la Universidad de Hamburgo. Para fotografiar la dirección del espín, el equipo no sólo usó una nueva técnica, sino también una superficie de manganeso con un espín que, a su vez, permitía a los científicos manipular los átomos de cobalto en estudio.

“La combinación de manipulación atómica y sensibilidad de espín da una nueva perspectiva para construir estructuras a escala atómica e investigar las propiedades magnéticas”, señala Kubetzka.

La investigación, que se llevó a cabo en la Universidad de Hamburgo, fue patrocinada por la Fundación de Investigación Alemana y una beca de la Asociación para la Colaboración Internacional y la Educación (PIRE) de la Fundación Nacional de Cienciat from National Science Foundation.

Agradecimiento a @CRKarla por proporcionar este enlace.


Fecha Original: 26 de abril de 2010
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Comments (4)

  1. El spin es otra propiedad de las partículas que muestra como de extraño es el mundo cuántico. ¿Que es el spin? Siempre se nos presenta como una propiedad derivada del giro de la partícula, es decir, como un momento angular sin embargo, en el caso del electrón ¿Que es lo que gira? El electrón es una partícula puntual sin estructura interna, no tiene ancho ni largo asi es que ¿Que es lo que gira? ¿En torno a que eje? Además esta magnitud solo tiene dos valores aunque se puede escoger cualquier “eje” para medirlo. Esta es otra aparente paradoja derivada de la necesidad de hacernos imágenes mentales de “objetos” o sistemas microscópicos que en realidad no encajan en ningún objeto macroscópico que conocemos. El electrón no es una bolita, ni un punto, es otra cosa. Aqui es donde el poder de las matemáticas surge de forma aparentemente “mágica”, sea lo que sea el electrón las ecuaciones matemáticas describen su comportamiento de forma exacta. Muchas veces no puedes pararte de preguntar por que las matemáticas describen el mundo físico de forma tan exacta.

  2. pablo

    Una cuerda seguro que no es…
    pero si se sabe que el electron “es” la ecuación de Dirac.. un genio.

  3. La verdad no entiendo que incidencia para la particula tiene poseer un mayor o menor valor de espin. Se relaciona acaso con la temperatura, O con la carga o con la localizacion de la particula en atomo?

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