Gracias al los experimentos realizados por Ron Jansen, de la Universidad de Twente (Países Bajos), los chips del futuro basarán su funcionamiento en el spin de los electrones en lugar de utilizar su carga eléctrica como lo hacen en la actualidad. El trabajo de este científico ha sentado las bases para la creación de circuitos integrados de consumo masivo, construidos en silicio pero basados en la espintrónica, que serán capaces de funcionar a temperatura ambiente y con un consumo de energía ultra bajo.   —–>>>  

Se trata de una palabra nueva, que posiblemente no hayas oído o leído hasta hoy:espintrónica. Sin embargo, este neologismo construido a partir de “espín” y “electrónica” -conocido a veces como “magnetoelectrónica” está destinado a ponerse de moda. En esencia, la espintrónica no es más que una tecnología emergente que posee un enorme potencial en el campo de la electrónica y el almacenamiento y transmisión de datos. Esta nueva forma de “utilizar” los electrones explota tanto su carga como su “spin“. Se denomina spin de un electrón a un estado de energía magnética débil que puede tomar solo dos valores: los correspondientes a la mitad del valor de la constante de Planck dividida por dos veces el valor de PI, con signo positivo o negativo. Puede que comprender el concepto de spin resulte bastante engorroso, pero lo concreto es que puede tener solo dos valores perfectamente determinados, algo que a la aritmética binaria le viene como anillo al dedo.

Esta nueva forma de "utilizar" los electrones explota su "spin".

A pesar de ser pocos conocidos, los experimentos relacionados con la espintrónica vienen  realizándose desde hace varios años. La empresa IBM, por ejemplo, demostró en 2002 que podía tener un impacto radical  en los dispositivos de almacenamiento masivo del futuro. Utilizando esta tecnología lograron almacenar cantidades enormes de datos en un área diminuta, alcanzando densidades del orden de los 155.000 millones de bits por centímetro cuadrado. Obviamente, falta aún bastante tiempo para que un dispositivo así llegue a las tiendas, pero sirve perfectamente como muestra de qué puede hacer por nosotros esta nueva rama de la ciencia.

Uno de los problemas que sin duda retrasa la utilización de la espintrónica en los chips de los ordenadores o gadgets es que -hasta ahora- no funcionaba demasiado bien sin un costoso, caro y enorme sistema de enfriamiento. Sin embargo, el trabajo realizado por Jon Jansen, de la Universidad de Twente en los Países Bajos, parece que finalmente permitirá a la próxima generación de ordenadores basar su funcionamiento en el spin de los electrones en lugar de utilizar su carga eléctrica. En lugar de codificar los ceros y unos del sistema binario como ausencia o presencia de una diferencia de potencial eléctrico, se utilizarán el sentido de estos “giros” como forma de representar valores binarios. Jansen ha logrado utilizar el spin de los electrones en el silicio a temperatura ambiente por primera vez.

Una de las principales ventajas que tiene este sistema frente a los circuitos electrónicos convencionales es que necesitan de mucha menos energía para funcionar. Ocurre que la “electrónica normal” es el campo eléctrico el encargado de empujar a los electrones a través del circuito, y este proceso es poco eficiente ya que disipa una gran cantidad de energía en forma de calor. Por el contrario, el spin de los electrones puede manipularse mediante un campo magnético que no posee prácticamente perdidas en forma de calor. Los expertos aseguran que usando este sistema se consumiría mucha menos energía y se disiparía menor calor. La idea es alcanzar un control sobre el spin de los electrones similar al que se tiene actualmente sobre la carga de estas partículas. Los experimentos realizados hasta ahora sólo habían tenido éxito utilizando como base materiales semiconductores exóticos -como el arseniuro de galio- a bajas temperaturas. Pero Jansen, al haber encontrado la forma de hacer esto con silicio (el material que más utiliza la industria electrónica) y a temperatura ambiente, prácticamente garantiza que los dispositivos espintrónicos del futuro podrían fabricarse a escala comercial con relativa facilidad.

Espintrónica (neologismo a partir de “espín” y “electrónica” y conocido también como magnetoelectrónica) es una tecnología emergente que explota tanto la carga del electrón como su espín, que se manifiesta como un estado de energía magnética débil que puede tomar solo dos valores, +/2 o -/2 (donde es la constante de Planck dividida por 2π o constante reducida de Planck).

El primer requisito para construir un dispositivo espintrónico es disponer de un sistema que pueda generar una corriente de electrones “espín polarizados” (es decir, que tengan el mismo valor para su espín) y de otro sistema que sea sensible a esa polarización. Un paso más radical sería tener una unidad intermedia que realice algún tipo de procesamiento en la corriente, de acuerdo con los estados de los espines.

Un dispositivo espintrónico simple debería permitir la transmisión de un par de señales por un único canal usando electrones “espín polarizados” y produciendo una señal diferente para los dos valores posibles, duplicando así el ancho de banda del cable.

El método más simple de que una corriente sea “espín polarizada” es hacerla pasar a través de un material ferromagnético, que debe ser un cristal único, de forma tal de que filtre a los electrones de manera uniforme. Si en cambio se dispone el filtro frente a un transistor, éste se convertirá en un detector sensible a los espines.

Si los dos campos magnéticos están alineados, entonces la corriente podrá pasar, mientras que si se oponen aumentará la resistencia del sistema, efecto conocido como magnetorresistencia gigante.

Probablemente el dispositivo espintrónico más exitoso hasta el momento haya sido la válvula espín, un dispositivo con una estructura de capas de materiales magnéticos que muestra enorme sensibilidad a los campos magnéticos. Cuando uno de estos campos está presente, la válvula permite el paso de los electrones, pero en caso contrario sólo deja pasar a los electrones con un espín determinado. Desde 2002 ha sido común su uso como transductor en cabezas de discos duros.

La espintrónica puede tener un impacto radical en los dispositivos de almacenamiento masivo; científicos de IBM2002 la compresión en un área diminuta de cantidades enormes de datos, alcanzando una densidad de aproximadamente 155.000 millones de bits por cm². anunciaron en

El uso convencional del estado de un electrón en un semiconductor es la representación binaria, pero los “bits cuánticos” de la espintrónica (qubits) explotan a los estados del espín como superposiciones de 0 y 1 que pueden representar simultáneamente cada número entre 0 y 255. Esto puede dar lugar a una nueva generación de ordenadores (computación cuántica).