El grafeno es capaz de preservar el espín de un electrón durante un período inesperadamente largo



Se ha descubierto que el grafeno es capaz de preservar el espín de un electrón durante un período inesperadamente largo, y comunicarlo desde distancias más grandes que las máximas conocidas con anterioridad. Esto abre la puerta al desarrollo de futuros dispositivos espintrónicos que permitirían, entre otras cosas, la fabricación de memorias y procesadores más rápidos y más eficientes energéticamente para ordenadores.

El grafeno es un material singular que consiste en una capa de átomos de carbono posicionados de tal manera que conforman una retícula hexagonal, parecida a la de un panal de miel, y con un grosor de tan solo 1 átomo. Estas singulares características lo dotan de propiedades exóticas a las que se les puede sacar mucho provecho.

A la espintrónica se la puede definir como una electrónica basada en el espín. Este es una manifestación de la mecánica cuántica que podría describirse como apuntando hacia "arriba" o hacia "abajo", constituye una propiedad fundamental del electrón y es responsable de la mayoría de los fenómenos magnéticos. La espintrónica ofrece la gran promesa de enriquecer o incluso reemplazar a la electrónica tradicional. Mientras que los circuitos electrónicos hacen circular a los electrones gracias a su carga, los circuitos de la espintrónica funcionarían basándose en el espín. Gracias a ello, operaciones típicas de la circuitería clásica, como la conmutación (el mecanismo que produce los ceros y los unos del código binario) podrían ser realizadas más deprisa y usando menos energía.

Sin embargo, el espín de los electrones es una propiedad que en la mayoría de los materiales se mantiene durante muy poco tiempo y además resulta muy inestable. La solución podría venir de la mano del grafeno. Se trata de un candidato prometedor para extender el uso de la espintrónica en la industria electrónica. La delgada película de carbono no solo es un excelente conductor eléctrico, sino que en teoría posee también la rara capacidad de mantener a los electrones con el espín intacto.

En el grafeno, los electrones conservan su espín (las flechas de color rosa en la imagen), durante mucho más tiempo del que lo mantendrían en los conductores eléctricos ordinarios como el cobre y el aluminio. (Foto: M Venkata Kamalakar et al, Nature Commu

La investigación llevada a cabo por el equipo de Saroj Dash y Venkata Kamalakar, de la Universidad Chalmers de Tecnología en Suecia, muestra que la señal del espín se preserva en canales de grafeno que tienen hasta 16 micrómetros de largo. El tiempo durante el cual los espines se mantienen alineados y que ha sido medido ha resultado ser de poco más de un nanosegundo. La duración y el alcance pueden parecer exiguos, pero en realidad ofrecen perspectivas muy prometedoras, al denotar que es factible introducir mejoras de diseño que aumenten aún más las prestaciones de estos componentes.

Para la investigación, se ha trabajado con grafeno comprado a la empresa Graphenea en España. Hoy en día, el grafeno es producido comercialmente por unas pocas compañías utilizando una serie de métodos diferentes, todos los cuales se hallan todavía en una fase temprana de desarrollo.

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