La era del spin (II)

Sería difícil volver a un mundo sin electrónica, sin todos esos dispositivos que utilizamos todos los días, incluso los que no son visibles en nuestro día a día, seguramente nos levantamos por la mañana y nos despierta un radio-despertador digital, nos damos una ducha y nos calentamos el desayuno en un aparato microondas, mientras vemos la televisión desayunamos y cogemos el autobús, que mandando un sms con nuestro móvil no dice cuanto tiempo falta para el siguiente y seguramente en el trabajo nos espera un ordenador, una maquina de fichar, un coche con gps y electrónica de control, bueno a estas alturas creo que nadie tendrá la mínima duda que vivimos en la era de la electrónica, y si tiene dudas intente vivir solo una semana sin ningún dispositivo electrónico, imposible, pero no solo esto sino que cada vez parece que tenemos nuevas necesidades que las cubrimos con nuevos aparatos más rápidos, más bonitos y que nos ofrecen nuevas funcionalidades, sin ir más lejos acabo de ver un programa de televisión donde un brazo biónico se ofrece como solución para quien pierda el suyo, con la promesa de nuevas funcionalidades dentro de poco, la electrónica nos ha ofrecido un montón de usos y de capacidad de cálculo a un precio razonable durante mucho tiempo, pero parece que ya la hemos exprimido hasta el límite le pedimos más en menos, y empieza a mostrar sus limitaciones, demasiado calor en los CPD, y demasiado consumo eléctrico y lo que nos parecía tan pequeño a fuerza de convivir con ello, ahora nos parece enorme.

Hasta ahora la electrónica sacaba provecho de las propiedades eléctricas del electrón para construir dispositivos (Transistores, diodos, etc.), y estos dispositivos se aprovechaban para construir funcional, analógicos o digitales que eran capaces de realizar las funciones deseadas, desde amplificadores, rectificadores, sumadores, etc. Pero el electrón tiene un número cuántico denominado spin, que puede tomar dos valores ½ y – ½ x H, donde H seria la constante de Planck, entonces el electrón no solo tendría energía eléctrica debido a su carga, sino magnética debido a su spin, la tecnología que intenta sacar provecho de estas propiedades, se le llama espintrónica o también computación cuántica. Para entender cómo se puede sacar provecho de esta propiedad hagamos una analogía con la electrónica digital, yo puedo tener un flujo de electrones con spin ½ ó – ½ , sería equivalente a Vcc que puede ser equivalente a 1 y Vbb que puede ser equivalente a 0, entonces imaginemos que nuestro dispositivo presenta una gran resistencia al spin positivo, y prácticamente nula al spin negativo , en el primer caso la resistencia haría que se produjera una diferencia de potencial Vcc=1, cosa que no ocurriría en el segundo con Vbb=0 osea = 0 logico, esto podría ser un dispositivo spintrónico. Bueno entonces para aprovechar las propiedades del spin necesitamos un comportamiento físico que dependa de esta magnitud, y ahí es donde hay que rebuscar entre el equipaje de la física de estado sólido.

Existe un efecto físico que se denomina en la literatura científica, la GMR, que se puede leer como magnetoresistencía gigante, y un campo magnético externo puede gobernar el valor de la resistencia del dispositivo, el efecto se observa cuando capas delgadas ferromagnéticas se alternas con otras no ferromagnéticas, las capas magnéticas tienen una magnetización antiparalelas por la influencia de los respectivos campos magnéticos, y el dispositivos mantiene una resistencia grande, pero si se aplica un campo magnético externo, ambas magnetizaciones se alinean y la resistencia del dispositivo cae apreciablemente, este descubrimiento supuso que el Francés Fert y el Alemán Grünberg les concedieron el Nobel de Física en 2007, este dispositivo tiene una aplicación inmediata en los dispositivos magnéticos de almacenamiento masivo, estos dispositivos están formados por materiales magnéticos, estos están divididos en pequeñas superficies llamadas dominios magnéticos, para almacenar información se orientan los campos de estos pequeños “imanes” o si están distribuidos aleatoriamente el campo magnético total es 0, estas dos situaciones se pueden utilizar para almacenar 1 y 0, si con nuestro dispositivos vamos recorriendo la superficie de este material, cuando encuentre un uno, tendremos un campo magnético, que hará que la resistencia de nuestro dispositivo sea pequeña, cuando encuentre un cero, no habrá campo magnético, con lo cual la resistencia del dispositivo será alta, ya tenemos una cabeza lectora de disco magnéticos, que tiene una ventaja sobra los tradicionales, es más sensible, con lo cual las celdas de magnetización pueden ser más pequeñas, lo que significa una mayor capacidad total, y es mucho más rápido lo cual significa mayor velocidad de lectura.