Un equipo de físicos de la Universidad Estatal de Ohio, en Estados Unidos, ha demostrado por primera vez que la información puede fluir a través de un hilo de diamante. En su experimento, los electrones no fluyen a través de diamantes como lo hacen en la electrónica tradicional sino que se quedaron en su lugar y pasaron de uno a otro por el cable mediante un efecto magnético llamado "spin", como una fila de espectadores deportivos haciendo la ola.
'Spin' podría un día utilizarse para transmitir datos en los circuitos informáticos, puesto que este nuevo experimento reveló que el diamante transmite 'spin' mejor que la mayoría de los metales en los que los investigadores han observado con anterioridad este efecto. Investigadores de todo el mundo están trabajando para desarrollar la llamada "espintrónica", que puede hacer a los ordenadores simultáneamente más rápidos y más potentes.
El diamante tiene mucho a su favor cuando se trata de la espintrónica, según el investigador principal, Chris Hammel, un eminente erudito en Física Experimental de la Universidad Estatal de Ohio. En este sentido, resalta que es duro, transparente, eléctricamente aislante, impermeable a la contaminación ambiental, resistente a los ácidos y no mantiene el calor como lo hacen los semiconductores.
"Básicamente, es inerte. No se puede hacer nada con él. Para un científico, los diamantes son un poco aburridos", dijo Hammel, quien continuó señalando que es interesante pensar en cómo funcionaría un diamante en un ordenador. El precio para el hilo de diamante no alcanzó las proporciones de un anillo de compromiso, tranquiliza Hammel, sino que al equipo de costó unos cien dólares, ya que estaba hecho más bien de diamante sintético, más que natural.
Estos resultados representan un primer paso muy pequeño a lo largo de un camino muy largo que algún día podría conducir a transistores de diamantes, pero, más allá, este descubrimiento podría cambiar la forma en que los investigadores estudian 'spin', como expone Hammel en un artículo que se publica este domingo en 'Nature Nanotechnology'.
Los electrones alcanzan diferentes estados de espín de acuerdo con la dirección en la que estén girando, hacia arriba o hacia abajo. El equipo de Hammel colocó un hilo de diamante pequeño en un microscopio con potencia de resonancia magnética y vio que los estados de espín en el interior del alambre varían de acuerdo con un patrón.
"Si este cable fuera parte de un equipo, transferiría información. No hay duda de que se podría decir en el otro extremo del alambre cuál era el estado de espín de la partícula original en el principio", resume Hammel.
Normalmente, el diamante no podía llevar 'spin' en absoluto, porque sus átomos de carbono están encerrados juntos, con cada electrón firmemente unido a un electrón vecino. Los investigadores tuvieron que sembrar el cable con átomos de nitrógeno con el fin para que haya electrones no apareados que puedan hacer 'spin'. El cable contiene un solo átomo de nitrógeno por cada tres millones de átomos del diamante, pero fue suficiente para que el alambre realice el 'spin'.
El experimento funcionó porque los físicos de la Universidad de Ohiofueron capaces de observar el espín del electrón en una escala más pequeña que nunca. Observaron el campo magnético en su microscopio en porciones individuales del alambre y encontraron que podían detectar cuando 'spin' pasa a través de esas porciones.
UN DIMINUTO CABLE DE DIAMANTES
El cable mide sólo cuatro micrómetros de largo y 200 nanómetros de ancho. Con el fin de ver su interior, pusieron la bobina magnética en el microscopio para encender y apagar más diminutas fracciones de segundo, generando pulsos que crearon instantáneas del comportamiento de los electrones de 15 nanómetros (aproximadamente 50 átomos) de ancho. Sabían que espín estaba fluyendo a través del diamante cuando un imán en un delicado voladizo llevó mucha cantidad, al ser atraído o repelido alternativamente por los átomos en el cable, en función de sus estados de espín.
Incluso más sorprendente fue que los estados de espín duraron el doble cerca del extremo del cable que en el medio. Sobre la base de experimentos ordinarios , los físicos podrían esperar estados de espín que durenr el mismo periodo de tiempo, independientemente del lugar donde se realiza la medición. En este caso, estados de espín en el interior del alambre se prolongaron durante unos 15 milisegundos y cerca del final que estuvieron durante 30 milisegundos.
El equipo de Hammel sospecha que pudieron ser testigos de este nuevo efecto en parte debido a lo cerca que pudieron acercarse al alambre. A medida que centraron su pequeña ventana de observación en la punta del hilo, fueron testigos del 'spin' que fluye en la única dirección que podía fluir: a lo largo del alambre.
Cuando se observó el centro del alambre, la "ventana" se despojó del 'spin' dos veces más rápido, debido a que los estados de espín podrían fluir en ambas direcciones, dentro y fuera del alambre. Este descubrimiento desafía la manera en la que los investigadores han estudiado 'spin' durante los últimos 70 años, según Hammel.
