Tomando el lado espintrónico de los electrones

Física. Un equipo de la Universidad de Arizona nos acerca un poco más al poder magnético de los electrones y la mejor forma de conseguir manipularlo y tener computadoras con más energía y mucho más efectivas

Nos queremos deshacer de la necesidad de electricidad en nuestros aparatos. No tener que llevar enchufes para conectar la computadora luego de que se le acaba la batería a veces parece un sueño. Leemos sobre los mecanismos que salen al mercado, o los que andan en ensayos en los laboratorios tecnológicos, y nos preguntamos, ¿cuándo, cuándo será que lograremos desenchufarnos?

Pues bien, todos hemos hablado, escuchado o leído sobre la electricidad y el magnetismo; están en todos lados, unidos y separados. Por ello, para conocer un poco mejor sobre esta tecnología que amenaza con regalarnos nuestro sueño, tenemos que comprender la diferencia entre una computadora electrónica, esa que tienes frente a ti, a una computadora espintrónica, con un poder también conocido como magnetoelectrónica.

Ambas tecnologías se valen de los electrones. Nuestros ordenadores toman la carga eléctrica del electrón para que haya flujo en un circuito, para que las cosas funcionen, pero el ordenador espintrónico se centra en las propiedades magnéticas de la subpartícula, para obtener la energía que pondrá en el proceso y el almacenamiento de información. Impresionante, ¿no? Entonces, ¿por qué no la tenemos ya?

El científico Phillipee Jacquod del Colegio Universitario de las Ciencias Ópticas dentro de la Universidad de Arizona, nos explica que para comprender mejor la espintrónica debemos imaginarnos al electrón como un pequeño imán. Nos explica que cada una de estas diminutas partículas tiene cierta masa, cierta carga y cierto momento magnético, que los físicos llaman espín. Espín es una palabra tomada del inglés spin, que quiere decir giro o vuelta.

“No podemos decir que el electrón está físicamente girando o dando vueltas, pero sí tiene un polo magnético en el norte y otro en el sur, su espín dependerá a cuál de los polos está apuntando. Ahora, por ejemplo, digitalizamos la información con unos y con ceros, que significa la carga que hay, cero es muy poca carga y uno nos dice que hay mucha carga eléctrica. Con las computadoras espintrónicas será el lugar hacia donde esté el espín del electrón lo que determinará si se cuenta como uno o cero”, explica.

Miniaturizar la tecnología

Y el problema comienza, precisamente, en una forma de miniaturizar esta tecnología. Si lo pensamos bien, donde vemos imanes que realizan una función excelente también observamos tamaño. Las resonancias, los ciclotrones, las colisiones de partículas en los aceleradores, todos son enormes. Ciertamente, para beneficiarse del momento magnético de un electrón y procesar información hay que convertir el espín en una señal eléctrica, que se usa utilizando enormes imanes. Sin embargo, las tecnologías del futuro se observan en escalas pequeñas y con nanotecnología impulsándolas.

“Controlar el espín del electrón es muy difícil porque responde muy débilmente a campos magnéticos externos. Además, es muy dificultoso localizar campos magnéticos. Ambas cosas hacen aún más duro hacer esta tecnología diminuta”, dice Jacquod.

Para resolver estos problemas, Jacquod y Peter Stano, ambos físicos en Arizona, proponen un protocolo que usa tecnología que ya existe y requiere sólo campos magnéticos pequeños para medir el espín de los electrones. Ellos dicen que han atrapado una estructura a nano escala conocida como “punto de contacto quantum”, que los ayuda a resolver problemas en la espintrónica.

“Podemos pensar en ello como el atasco final de los electrones, un embotellamiento. Los electrones fluyen a través del circuito, su movimiento por el atasco está contenido por la mecánica cuántica; entonces, si ponemos un campo magnético pequeño alrededor de este impedimento podremos medir el espín de los electrones”, dice.

Simple y sencilla

Para Stano, es fundamental ir paso a paso en esta carrera por la tecnología espintrónica, le parece, precisamente, que está aclarando el mapa hacia una forma mucho más simple y sencilla. Una tecnología mejor.

“No sólo proponemos manipular el espín magnético de los electrones sino que también, con este trabajo, nos estamos acercando a su cuantificación. Podemos medir el espín regular de un flujo de electrones que pasa un atasco de estos. Los electrones tienen un espín diferente pero si hay un exceso en una dirección, es decir, que diez por ciento más de los electrones tienen un espín hacia arriba, pues ahora podremos medirlo de forma bastante precisa”, asegura Stano.

La idea es que la tecnología de espintrónica nos lleve a la computación cuántica, donde un electrón no sólo codificará las señales de cero y de uno, sino también otros estados intermedios. No obstante, para llegar allí tendrán que controlar los electrones uno a uno, y todavía no lo han hecho.

Los muchachos se acercan, pero les falta mucho para que el ordenador sea rápido, muy rápido, además de realmente eficiente y con carga magnética y eléctrica que provean con energía bien duradera.


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