MADRID, 30 Ene. (EUROPA PRESS) -
Nuevos experimentos han demostrado el potencial de los diamantes como material de base para la fabricación de dispositivos de tecnología espintrónica.
La electrónica convencional depende del control de la carga eléctrica. Recientemente, los investigadores han estado explorando el potencial de una nueva tecnología, llamada espintrónica, que se basa en la detección y el control del espín de una partícula, una propiedad que la permite interactuar con campos magnéticos externos y la dota de un momento angular. Esta tecnología podría conducir a nuevos tipos de dispositivos más eficientes y potentes.
En un artículo publicado en Applied Physics Letters, de AIP Publishing, los investigadores midieron la fuerza con la que el giro de un portador de carga interactúa con un campo magnético en el diamante. Esta propiedad crucial muestra el diamante como un material prometedor para los dispositivos de espintrónica.
El diamante es atractivo porque sería más fácil de procesar y fabricar en dispositivos de espintrónica que los materiales semiconductores típicos, dijo Golrokh Akhgar, físico de la Universidad La Trobe en Australia. Los dispositivos cuánticos convencionales se basan en múltiples capas delgadas de semiconductores, que requieren un elaborado proceso de fabricación en un ultra alto vacío.
"El diamente es normalmente un aislante extremadamente bueno", dijo Akhgar. Pero, cuando se expone al plasma de hidrógeno, el diamante incorpora átomos de hidrógeno en su superficie. Cuando un diamante hidrogenado se introduce en el aire húmedo, se convierte en conductivo eléctricamente porque se forma una delgada capa de agua sobre su superficie, que extrae los electrones del diamante. Los electrones que faltan en la superficie del diamante se comportan como partículas con carga positiva, llamadas agujeros, lo que hace que la superficie sea conductiva.
Los investigadores descubrieron que estos agujeros tienen muchas de las propiedades correctas para la espintrónica. La propiedad más importante es un efecto relativista llamado acoplamiento espín-órbita, donde el giro de un portador de carga interactúa con su movimiento orbital. Un fuerte acoplamiento permite a los investigadores controlar el espín de la partícula con un campo eléctrico.
En un trabajo previo, los investigadores midieron la fuerza con la que el acoplamiento espín-órbita de un pozo podría diseñarse con un campo eléctrico. También mostraron que un campo eléctrico externo podría sintonizar la fuerza del acoplamiento.
En experimentos recientes, los investigadores midieron la fuerza con la que el espín de un agujero interactúa con un campo magnético. Para esta medición, los investigadores aplicaron campos magnéticos constantes de diferentes fuerzas paralelas a la superficie del diamante a temperaturas inferiores a 4 Kelvin. También aplicaron simultáneamente un campo perpendicular que varía constantemente. Al monitorear cómo cambió la resistencia eléctrica del diamante, determinaron el factor g. Esta cantidad podría ayudar a los investigadores a controlar el espín en dispositivos futuros que usan un campo magnético.
"La fuerza de acoplamiento de los giros del transportador a los campos eléctricos y magnéticos se encuentra en el corazón de la espintrónica", dijo Akhgar. "Ahora tenemos los dos parámetros cruciales para la manipulación de espines en la capa superficial conductora de diamante por campos eléctricos o magnéticos".
Además, el diamante es transparente, por lo que puede incorporarse en dispositivos ópticos que operan con luz visible o ultravioleta. Los diamantes con vacancia de nitrógeno, que contienen átomos de nitrógeno emparejados con átomos de carbono que faltan en su estructura cristalina, son prometedores como un bit cuántico, o qubit, la base de la tecnología de la información cuántica. Ser capaz de manipular el espín y usarlo como qubit podría conducir a aún más dispositivos con potencial sin explotar, dijo Akhgar.
