Un buen comienzo sería ver este video:
“Spintronics” es una frase que ha llegado a representar una gran cantidad de subcampos en física de la materia condensada, que desde mi punto de vista se puede distinguir aproximadamente como los campos de la spintrónica de metal, la espintrónica de semiconductores y la espintrónica cuántica. La espintrónica de metal está muy orientada tecnológicamente y es fundamental para los discos duros magnéticos. Muchas personas citan la magnetorresistencia gigante (GMR), un efecto que permitió el desarrollo de cabezales de lectura modernos de discos duros, como uno de los primeros descubrimientos en el campo de la espintrónica. Fert y Grunberg ganaron el Premio Nobel 2007 por el descubrimiento de GMR; La conferencia Nobel de Fert se centra en la relación de este descubrimiento con la spintrónica [1]. Todavía hay una intensa investigación y desarrollo en el campo de la espintrónica de metales en entornos industriales y académicos, en particular en áreas como el par de transferencia de espín [2]. Muchos investigadores todavía esperan que el par de transferencia de giro pueda terminar siendo la base de la memoria magnética de acceso aleatorio no volátil (MRAM). Se podría argumentar que gran parte de la investigación que se realiza en un laboratorio industrial en Seagate, por ejemplo, se enmarca en el campo de la espintrónica.
El campo de la espintrónica de semiconductores se basa más en la investigación. La espintrónica de semiconductores tiene como objetivo crear y controlar poblaciones de espines sin equilibrio en semiconductores, inspirados por el potencial de crear dispositivos lógicos de baja potencia utilizando espines [3, perdón porque algunos artículos requieren suscripciones a revistas]. Creo que es justo decir que la investigación en este campo ha sido fenomenalmente exitosa; En los últimos veinte años, hemos aprendido a orientar y transportar giros a través de distancias y escalas de tiempo tecnológicamente relevantes en materiales no magnéticos. También hemos desarrollado una variedad de técnicas para activar y medir eléctricamente estos giros. Aunque no existen tecnologías comerciales basadas en esta investigación, principalmente porque las divisiones de energía asociadas con los estados de espín en estos materiales son lo suficientemente pequeñas como para que los efectos se observen típicamente a temperaturas muy bajas, esta investigación ha proporcionado una gran cantidad de conocimiento científico que ha ayudó a los esfuerzos tecnológicos en sistemas metálicos. Un gran ejemplo es el descubrimiento en 2004 del efecto spin hall (SHE). El efecto fue predicho más de treinta años antes, y su descubrimiento a bajas temperaturas en GaAs [4] estimuló los esfuerzos para investigar el SHE en una variedad de materiales. Ahora el efecto juega un papel central en los dispositivos propuestos con el objetivo de eludir los desafíos convencionales asociados con MRAM [5].
- ¿Por qué la fotocorriente en el efecto fotoeléctrico es independiente de la frecuencia?
- Como consecuencia del principio de incertidumbre, tenemos energía de punto cero que no es cero. ¿Significa esto que tienen una energía mínima o se debe a nuestras limitaciones de observación?
- ¿Es comprensible que el principio de incertidumbre de Heisenberg no pueda ser un argumento en absoluto contra el determinismo universal absoluto?
- ¿Qué son los orbitales moleculares de unión y anti-unión? ¿Cómo se diferencian?
- ¿Qué es una anomalía axial-gravitacional?
El campo de la espintrónica cuántica se basa aún más en la investigación o la prueba de concepto, y abarca temas como la computación cuántica basada en espín y los aislantes topológicos. Aunque no es probable que esta investigación conduzca a dispositivos comerciales a corto plazo, creo que el progreso científico ha sido asombroso. En particular, ahora existen varios sistemas de estado sólido, como puntos cuánticos, donantes de fósforo en silicio y centros de vacantes de nitrógeno en diamante, en los que podemos crear, controlar y medir espines de electrones individuales en estado sólido [6] . El aspecto más emocionante de la investigación es que aún no sabemos a dónde conducirá y cuáles son las limitaciones finales. Por ejemplo, en los últimos años ha habido un intenso interés en la aplicación de espines de electrones individuales en diamantes (un tema que estudio en el laboratorio de David Awschalom) como sensores de campo magnético a nanoescala. La gente espera que estos giros en el diamante puedan formar la base de sensores que nos permitan obtener imágenes de campos magnéticos a partir de espines simples [7] o incluso (será muy difícil) un solo núcleo en escalas de longitud atómica.
[1] El origen, desarrollo y futuro de la espintrónica
[2] [0711.4608] Pares de transferencia de centrifugado
[3] Desafíos para la espintrónica de semiconductores
[4] Observación del efecto Spin Hall en semiconductores
[5] [1203.2875] Cambio de par de torsión con el efecto Hall gigante de tántalo (publicado en Science)
[6] Manipulación coherente de espines individuales en semiconductores
[7] [1209.0203] Imágenes magnéticas a nanoescala de un solo espín de electrones en condiciones ambientales
