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IBM proclama gran avance en Espintrónica

[14/08/2012] En un paper que se publicará esta semana en el periódico científico Nature, los investigadores de IBM están anunciando un gran avance en la Espintrónica, una tecnología que podría incrementar significativamente la capacidad y el poco uso de energía en dispositivos de memoria y almacenamiento.
La Espintrónica, traducción de la combinación de palabras spin transport electronics, usa el giro (spin) natural de los electrones dentro de un campo magnético en combinación con un cabezal de lectura/escritura para leer bits de datos en materiales semiconductores.
Al cambiar el eje de un electrón en una orientación hacia arriba o hacia abajo -todo en relación al espacio en el que existe- los físicos pueden hacer que represente bits de datos. Por ejemplo, un electrón con un eje hacia arriba es un 1, y un electrón con un eje hacia abajo es un 0.
La Espintrónica ha enfrentado por mucho tiempo un problema intrínseco ya que los electrones han mantenido una orientación hacia arriba o hacia abajo solo por 100 picosegundos. Un picosegundo es la billonésima parte de un segundo. Cien picosegundos no es tiempo suficiente para un ciclo de cómputo, por ello los transistores no pueden completar una función computacional y el almacenamiento de datos no es persistente.
En el estudio publicado en Nature, IBM Research y el Solid State Physics Laboratory del ETH Zurich anunciaron que habían encontrado una forma de sincronizar los electrones, lo cual ampliaría el tiempo de vida de su giro en 30 veces a 1,1 nanosegundos (1 ns es la milmillonésima parte de un segundo), el tiempo que le toma a un procesador de 1GHz un ciclo.
Los científicos de IBM usaron pulsos de laser ultracortos para monitorear la evolución de miles de giros de electrones que fueron creados simultáneamente en un lugar muy pequeño, sostuvo Gian Salis, uno de los autores del paper y científico del grupo de investigación Physics of Nanoscale Systems de IBM Research.
Generalmente, tales giros encuentran a los electrones rotando de forma aleatoria y perdiendo rápidamente su orientación. En este estudio, los investigadores de IBM y el ETH encontraron, por primera vez, como acomodar los giros cuidadosamente en un patrón regular: el llamado persistent spin helix.
El concepto de controlar la rotación del giro fue originalmente propuesto como una teoría en el 2003, afirmó Salis. Desde entonces, algunos experimentos encontraron indicios de tal control, pero el proceso nunca había sido directamente observado hasta ahora, añadió.
Estas rotaciones de dirección de giro eran completamente no correlacionadas, afirmó Salis. Ahora podemos sincronizar esta rotación, de tal forma que no pierdan su giro pero que roten como en un baile, todos en una dirección.
Hemos mostrado que entendemos completamente lo que está pasando, y hemos probado que la teoría funciona, agregó.
Los investigadores de IBM han estado usando arsenido de galio, un material generalmente usado en electrónica, diodos y celdas solares, como sus materiales semiconductores básicos.
En la actualidad la tecnología de computación codifica y procesa los datos mediante la carga eléctrica de los electrones. Sin embargo, los investigadores afirman que la técnica queda limitada a medida que las dimensiones del semiconductor se reducen al punto en donde el flujo de electrones ya no se puede controlar.
Por ejemplo, los productos flash NAND ya usan circuitería que es menor a los 20 nanómetros de ancho, lo cual es cercano al tamaño atómico. La Espintrónica puede superar este problema con la memoria al aprovechar el giro de los electrones en lugar de su carga.
El nuevo entendimiento de la Espintrónica no solo puede dar a los científicos un control sin precedentes sobre los movimientos magnéticos dentro de los dispositivos, sino que también abre nuevas posibilidades para crear dispositivos electrónicos más eficientes en cuanto a energía.
Lucas Mearian, Computerworld (EE. UU.)