• Esta nueva rama de la electrónica
aprovecha el giro o “espín” de los electrones
para lograr dispositivos más rápidos y con mayor
capacidad de almacenamiento
• Su uso permitirá desarrollar computadoras cuánticas,
dijo Francisco Mireles Higuera, del Centro de Nanociencias y
Nanotecnología
Guardar 30 mil canciones en un reproductor de audio y desarrollar
computadoras cuánticas que utilicen la capacidad de rotación
de los electrones para tener equipos más rápidos
y con mayor capacidad de almacenamiento será posible
con la espintrónica, nueva rama de la electrónica
con la que ya se trabaja en la UNAM.
En el Centro de Nanociencias y Nanotecnología
(CNyN) de esta casa de estudios, ubicado en Ensenada, Baja California,
el doctor en Física, Francisco Mireles Higuera, es precursor
en México en la investigación de la espintrónica,
nombre abreviado de “electrónica basada en el espín”.
A esta novedosa área científica, también
se le denomina magnetoelectrónica, porque utiliza dos
propiedades de los electrones: su giro o espín y la carga
magnética que esas partículas generan al girar
sobre su propio eje.
Los electrones son partículas subatómicas
con carga negativa que rodean al núcleo atómico,
en el que se encuentran los protones y neutrones.
“El electrón tiene un magnetismo intrínseco,
se comporta como un imán, cuyo eje de rotación
define el magnetismo del electrón. La manipulación
de ese magnetismo da la posibilidad de avanzar de la electrónica
clásica a la espintrónica para lograr dispositivos
electrónicos más rápidos y pequeños”,
explicó Mireles Higuera.
Miniaturas de gran eficiencia
A partir de las últimas décadas del siglo XX,
la electrónica ha avanzado en torno a la miniaturización,
con dispositivos electrónicos semiconductores cada vez
más pequeños, como lo demuestran los chips que
dan vida a teléfonos celulares, computadoras portátiles
y tarjetas de crédito.
Pero los chips, que han logrado ser menores a 100 nanómetros
(un nanómetro equivale a la cienmillonésima parte
de un metro), están llegando a su límite en la
electrónica clásica.
“Es aquí donde entra la espintrónica,
que experimenta con una nueva generación de dispositivos
que aprovechan las propiedades de la física cuántica
y utilizan las del electrón ligadas al magnetismo”,
señaló Mireles, adscrito al Departamento de Física
Teórica del CNyN.
Hasta ahora, los dispositivos electrónicos desplazan
cargas eléctricas sin aprovechar la carga magnética
que el espín de los electrones lleva dentro.
“La idea de la espintrónica es manipular
esos espines, dándoles un orden. Así, se han probado
hasta ahora dentro de cabezas lectoras de discos compactos,
primeros dispositivos comerciales que los utilizan”, señaló
el investigador.
En países desarrollados, destacó, algunas
empresas ensayan posibles aplicaciones de esta rama en sensores
magnéticos, semiconductores de nueva generación
y frenos de automóviles.
Una de las aplicaciones más importantes de esta
nueva electrónica, destacó, será en la
computación cuántica, donde los lenguajes ya no
se basarán en las propiedades clásicas de la masa
y la carga eléctrica de los electrones, sino en la capacidad
de esas partículas para rotar alrededor de su espín.
Actualmente, la espintrónica debe unir en un
solo dispositivo las tres funciones de la electrónica
–lógica, de almacenamiento y de comunicación—
y lograr que la propiedad de rotar a voluntad los electrones
se mantenga durante un tiempo relativamente prolongado.
En su laboratorio, Francisco Mireles Higuera estudia
la manipulación de los electrones a nivel teórico
y de simulación por computadora.
Velocidad y ahorro energético
Para desarrollar dispositivos espintrónicos, se utilizan
materiales ferromagnéticos y aleaciones metálicas
que ayudan a manipular los espines.
Con estos materiales, se podrá crear en el futuro
una memoria RAM magnética, que tendrá un encendido
más rápido de las computadoras, un proceso de
lectura y escritura más sencillas, y un estado de criogenia
o hibernación del equipo sin necesidad de energía,
pues se trabajará con la orientación del espín,
concluyó el investigador de la UNAM.
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