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Método de fabricación que abre el camino para la viabilidad comercial de LEDs basados en puntos cuánticos
Investigadores de la universidad de la Florida puede ayudar a resolver el debate público sobre el futuro de las fuentes de iluminación en los Estados Unidos: bombilla incandescente de Edison o las más eficientes energéticamente, las lámparas fluorescentes compactas. Podría ser ninguna de ellas.
En cambio, las necesidades futuras de iluminación de los Estados Unidos pueden ser suministrado por un nuevo tipo de diodo emisor de luz , o LED, que evoca la luz del mundo invisible de los puntos cuánticos (QD). Según un artículo publicado en la edición en línea actual de la revista Nature Photonics, mover un QD LED del laboratorio al mercado está a un paso más cercano a la realidad gracias a un nuevo proceso de fabricación, diseñado por primera vez por dos equipos de investigación en el departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería.
«Nuestro trabajo abre el camino para la fabricación eficiente y estable de puntos cuánticos basados en LED con un coste realmente bajo, lo cual es muy importante si queremos ver un uso generalizado de estos LEDs comerciales en grandes superficies a todo color de las pantallas planas o como fuentes de iluminación de estado sólido para reemplazar las luces incandescentes y fluorescentes existentes «, dijo Xue Jiangeng, el líder de la investigación y profesor asociado de ciencia de los materiales e ingeniería «Los costes de fabricación se redujeron significativamente para estos dispositivos, en comparación con la forma convencional de hacer dispositivos semiconductores LED «.
Una parte importante de la investigación llevada a cabo por el equipo de Xue se centró en la mejora de los LED’s orgánicos. Estos semiconductores son estructuras de varias capas compuestas por materiales orgánicos finos, como los polímeros plásticos, que se utilizan para encender los sistemas de visualización en monitores de ordenador, pantallas de televisión, así como los dispositivos más pequeños, como reproductores MP3, teléfonos móviles, relojes, y otros electrónicos portátiles dispositivos. Los OLED son cada vez más populares entre los fabricantes, ya que utilizan menos energía y generan imágenes más brillantes y nítdas que las producidas por las pantallas LCD convencionales. Paneles ultradelgados OLED también se utilizan como sustitutos de las bombillas tradicionales y pueden ser la próxima gran novedad en 3-D.
Como complemento del equipo de Xue. otro encabezado por Paul Holloway, profesor de ciencia de los materiales e ingeniería en la Universidad de Florida, que ahondó en puntos cuánticos. Estas nanopartículas son pequeños cristales de sólo unos pocos nanómetros (mil millonésimas de metro) de ancho, compuesta de una combinación de átomos de zinc, azufre, selenio y cadmio. Cuando son excitados por la electricidad, los puntos cuánticos emiten una serie de luces de colores. Los colores individuales varían en función del tamaño de los puntos. El ajuste de los colores se consigue controlando el tamaño de los puntos cuánticos durante el proceso de síntesis.
Al integrar el trabajo de ambos equipos, los investigadores crearon un híbrido de alto rendimiento LED, compuesto por capas orgánicas y QD base. Hasta hace poco, sin embargo, los ingenieros de la Universidad de Florida y en otros lugares se han en un enfrentado con un problema de fabricación que impedía el desarrollo comercial. Un proceso industrial conocido como deposición al vacío es la forma común de situar las moléculas orgánicas necesarias en el lugar para llevar la electricidad a los puntos cuánticos. Sin embargo, un proceso de fabricación diferente llamado spin-coating, se utiliza para crear una capa muy fina de puntos cuánticos. Tener que utilizar dos procesos separados ralentiza la producción y eleva los costos de fabricación.
De acuerdo con el artículo de Nature Photonics, los investigadores de la UF superaron este obstáculo con una estructura de sistema patentado que permite depositar todas las partículas y moléculas necesarias en el LED en su totalidad con spin-coating. La estructura del dispositivo también mejoró significativamente los rendimientos de la eficiencia del dispositivo y la vida útil en comparación con informes anteriores de dispositivos QD basados en LED.
Spin-coating, no puede ser la solución final de fabricación, sin embargo. «En términos de fabricación del producto real, hay muchas otras etapas de procesamiento continuo de alto rendimiento «roll-to-roll«, procesos de impresión o recubrimiento que podríamos utilizar para la fabricación de pantallas de gran área o dispositivos de iluminación», dijo Xue. «Esto seguirá siendo un tema de futuras investigaciones y desarrollo para la universidad y una empresa de nueva creación, NanoPhotonica, que ha licenciado la tecnología y se encuentra en medio de un programa de desarrollo de la tecnología para aprovechar el avance de fabricación.»
Fuente: Universidad de la Florida
Comunicación a través de silicio mediante el espín del electrón
El envío de información mediante la variación de las propiedades de las ondas electromagnéticas ha servido a la humanidad desde hace más de un siglo, pero a medida que nuestros chips electrónicos disminuyen de tamaño, las señales que llevan pueden difundirse a través de los cables e interferir unos con otros, presentando una barrera a una mayor reducción de tamaño. Una posible solución podría ser la de codificar unos y ceros, no con tensión, sino con el espín del electrón (spin), los investigadores han cuantificado algunos de los beneficios que este nuevo enfoque podría generar.
En un artículo en la revista AIP’s journal Applied Physics Letters, un equipo de la University of Rochester y la University of Buffalo ha propuesto un nuevo sistema de comunicaciones que utiliza cables de silicio para llevar una corriente constante para conducir electrones desde un emisor a un receptor. Al cambiar la imanación en un contacto, se puede inyectar el espín del electrón (ya sea hacia arriba o hacia abajo) hasta el final del transmisor.
En el extremo receptor, un imán puede separar la corriente basada en el espín, y un dispositivo de lógica registraría los unos y ceros. Los investigadores eligieron los cables de silicio ya que en los electrones del silicio su espín permanece más que en otros semiconductores. El equipo calculó el consumo de ancho de banda y la potencia de un modelo de Circuito de comunicación-espín, y encontró que se transmite más información y se utiliza menos energía que en los circuitos con las técnicas existentes en la actualidad.
Los investigadores encontraron que la latencia o el tiempo que tarda la información en viajar del transmisor al receptor, fue mayor en el Circuito de comunicación-espín, pero otros beneficios significan que el nuevo esquema puede algún día constituir el diseño de muchas tecnologías emergentes.
Artículo: «Silicon spin communication» publicado en Applied Physics Letters.
Autores: Hanan Dery (1,2), Yang Song (2), Pengke Li (1), e Igor Zutic (3).
(1) Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Rochester
(2) Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Rochester
(3) Departamento de Física de la Universidad de Buffalo, Universidad Estatal de Nueva York
Energía para alimentar teléfonos móviles celulares
PowerHub ST-Ericsson™ es una línea de productos que optimiza el uso de cualquier fuente de energía disponible. Permite que los dispositivos móviles puedan hacer uso de las fuentes de energía tradicionales, como la red de carga o USB, así como las nuevas fuentes de energía como pilas de combustible y carga inalámbrica. Además, PowerHub ™ integra novedosa tecnología de captación de energía para hacer uso de la energía que nos rodea en forma de calor, luz del sol o el movimiento – un paso importante para ofrecer soluciones de energía sostenible.
Princiaples características
Altamente versátil para gestión de energía de origen
Tecnologías innovadoras de aprovechamiento de la energía
Integración segura para todos los tipos de energía
Cargador de batería De alto rendimiento DC / DC
Escalabilidad y compatibilidad con las plataformas de ST-Ericsson
Fuente: ST-Ericsson
Desarrollan cristales de memoria de 50 GB de capacidad
Las técnicas de almacenamiento mediante memorias holográficas con las que grabar datos en piezas de cristal llevan años investigándose en distintos proyectos de todo el mundo, y han cobrado un nuevo impulso gracias a un avance alcanzado por la Universidad de Southampton (Reino Unido).
Científicos de esta universidad han desarrollado un método para convertir un cristal del tamaño de una pantalla de teléfono móvil celular en un sistema de almacenamiento de hasta 50GB de capacidad y cuyos datos pueden leerse, reescribirse o borrarse.
El sistema utiliza radiación láser para reordenar la estructura molecular del cristal formando pequeños puntos de información denominados voxeles, que pueden ser leídos mediante otro láser. El proceso, aumenta la opacidad del cristal y lo polariza.
Según Martynas Beresna, directora del proyecto, los cristales de memoria obtenidos mediante este procedimiento no se ven afectados por las altas temperaturas (resisten hasta casi 1000 grados). Además, pueden conservarse durante miles de años sin perder información.
Los resultados del estudio (Radially polarized optical vortex converter created by femtosecond laser nanostructuring of glass) han sido publicados en la revista Applied Physics Letters, y el equipo de Beresna está trabajando con la compañía lituana Altechna para crear una versión comercial del invento.
Nota de prensa: New nanostructured glass for imaging and recording
Nuevas tecnologías dan lugar a ordenadores a escala milimétrica
Un prototipo de monitor de la presión ocular implantable para pacientes con glaucoma se cree que contiene en unos milímetros un sistema de computación a escala completa.
Y una radio compacta que no requiera ajuste para sintonizar la frecuencia correcta puede ser un factor clave para la organización a escala milimétrica de los sistemas de redes de sensores inalámbricos. Estas redes podrían un día rastrear la contaminación, monitorear la integridad estructural, realizar la vigilancia, o hacer prácticamente cualquier objeto inteligente y rastreable.
Ambos desarrollos en la Universidad de Michigan (EE.UU.), son hitos importantes en la marcha hacia la informática a escala milimétrica, se cree que es la frontera electrónica que viene.
Los investigadores presentarán ponencias sobre cada uno en la International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) de San Francisco. El trabajo está dirigido por tres profesores del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación: profesores Dennis Sylvester y David Blaauw, y profesor asistente de David Wentzloff.
Ley de Bell y la promesa de la computación ubicua
Casi invisibles a escala milimétrica estos sistemas podrían permitir la computación ubicua, y los investigadores dicen que es el futuro de la industria. Apuntan a la Ley de Bell, un corolario de la Ley de Moore. (Moore dice que el número de transistores en un circuito integrado se duplica cada dos años, doblando la potencia de procesamiento).
La ley de Bell dice que hay una nueva clase de pequeños, ordenadores más baratos cada década. Con cada nueva clase, el volumen se reduce en dos órdenes de magnitud y el número de sistemas por persona aumenta. La ley se ha mantenido desde 1960 mainframes, en los años 80 los ordenadores personales, ordenadores portátiles en los años 90 y actualmente los teléfonos inteligentes del nuevo milenio.
«Cuando se hacen más pequeños que los dispositivos de mano, se llega a estos dispositivos de control», dijo Blaauw. «El siguiente gran desafío es lograr a escala milimétrica sistemas, que ofrezcan una serie de nuevas aplicaciones para el control de nuestros cuerpos, nuestro ambiente y nuestros edificios. Debido a que son tan pequeños, se podrían fabricar cientos de miles en una oblea. Se podrían utilizar cientos de ellos por persona y es este aumento per cápita el que impulsará el crecimiento de la industria de los semiconductores «.
El primer sistema complet0 a escala milimétrica
El nuevo sistema Blaauw y Sylvester está dirigido a aplicaciones médicas. El trabajo que presentaron en ISSCC se centra en un monitor de presión diseñado para ser implantado en el ojo, para hacer un seguimiento convenientemente y continuamente del progreso del glaucoma, una enfermedad que puede producir ceguera. (El dispositivo se espera que esté disponible en el mercado en pocos años).
En un paquete de un poco más de un milímetro cúbico, el sistema incorpora un ultra bajo consumo de energía del microprocesador, un sensor de presión, la memoria, una batería de película delgada, una celda solar y una radio inalámbrica con una antena que puede transmitir datos a un lector externo, el dispositivo que se ubicará cerca del ojo.
«Esta es el primer sistema de computación completo a escala auténticamente milimétrica», dijo Sylvester. «Nuestro trabajo es único en el sentido de que estamos pensando en sistemas completos en los que todos los componentes son de bajo consumo y su ajuste en el chip. Podemos obtener información, almacenarla y transmitirla. Las solicitudes de sistemas de este tamaño son innumerables «.
El procesador del monitor de la presión del ojo es la tercera generación de chips de los investigadores de Phoenix, utiliza una arquitectura de energía única y un modo de reposo extremo, para lograr ultra bajo consumo de energía. El sistema se activa cada 15 minutos para tomar medidas y consume una media de 5,3 nanovatios. Para mantener la batería cargada, se requiere la exposición a 10 horas de luz interior cada día o 1,5 horas de luz solar. Es capaz de almacenar hasta una semana de información.
Si bien este sistema es minúsculo y completo, su radio puede hablar con otros dispositivos como él. Esa es una característica importante para cualquier sistema dirigido a redes de sensores inalámbricos.
Una radio compacta única para permitir las redes de sensores inalámbricos
Wentzloff y el estudiante de doctorado Huang Kuo-Ken han dado un paso hacia permitir tales comunicaciones de nodo a nodo. Han desarrollado una radio consolidada con una antena en el chip que no necesita el adaptador voluminoso que usan los ingenieros cuando dos dispositivos aislados necesitan «hablar» unos con otros.
Han dado lugar a una nueva antena para medir el tiempo por sí misma y actuar como su propia referencia. Mediante la integración de la antena a través de un avanzado proceso CMOS, se puede controlar con precisión su forma y tamaño y por lo tanto la forma en que oscila en respuesta a señales eléctricas.
«Las antenas tienen una frecuencia de resonancia natural para las señales eléctricas, que se define por su geometría, como un tono puro de audio en un sintonizador», dijo Wentzloff. «Al diseñar un circuito para monitorizar la señal en la antena y medir cuán cerca está de la resonancia natural de la antena, puede bloquear la señal transmitida a la frecuencia de resonancia de la antena.»
«Esta es la primera antena integrada que también sirve como su propia referencia. La radio en nuestro chip no precisa un ajuste externo. Una vez que se despliega una red de ellos, automáticamente se alinean en la misma frecuencia.» Los investigadores están ahora trabajando en la reducción del consumo de energía de la radio para que sea compatible con baterías a escala milimétrica.
Fuente: EurekAlert¡
Los físicos muestran que la ignorancia cuántica es dificil de exponer
Nuevas investigaciones en Mecánica Cuántica han mostrado que un sabe-lo-todo cuántico puede carecer de información sobre un tema en su conjunto, sin embargo, puede responder casi a la perfección a cualquier pregunta acerca de las partes del tema. El trabajo se publica en Physical Review Letters.
«Esto es algo conceptualmente muy extraño», dice Stephanie Wehner del Quantum Technologies en National University of Singapore, que dedujo el resultado teórico junto con el estudiante de doctorado Thomas Vidick en la Universidad de California, Berkeley, Estados Unidos. Es un fenómeno nuevo que añadir a la lista de los enigmas filosóficos de la física cuántica – tan extraño como la superposición cuántica o el principio de incertidumbre cuántico. Pero el trabajo también tiene motivación práctica: la comprensión de cómo se comporta la información en el contexto cuántico es importante en las tecnologías emergentes, tales como la criptografía cuántica y la computación cuántica.
Para enmarcar el problema, considere el ejemplo de alguien que responde a preguntas sobre un libro del que sólo tienen la mitad leído. Si alguien tiene un conocimiento incompleto acerca de un libro en su conjunto, se espera poder identificar el origen de su ignorancia en algún lugar de las páginas del libro.
Wehner y Vidick simplifican la situación de un libro con dos páginas. Invitan a los jugadores habituales en cuántica, Alice y Bob, a colaborar. Alice lee el libro y se le permite dar a Bob una página de información del libro.
Si Bob solo tiene información clásica, siempre es posible trabajar en lo que no sabe. «Demostramos que clásicamente están las cosas bien», dice Wehner. En otras palabras, la ignorancia de Bob puede ser expuesta. Imagine que Bob es un estudiante tratando de hacer trampa en un examen, y las notas de Alice cubren la mitad del curso. Un examinador, después de haber inspeccionado en secreto las notas de Bob, podría determinar las preguntas que Bob no pudo contestar.
La locura viene si Bob se vale de una página de información cuántica de Alicia. En este caso, los investigadores demuestran, que no hay forma de identificar qué tipo de información no dispone Bob. Desafío de Bob, él puede adivinar cualquiera de las páginas del libro casi a la perfección. Un examinador no podría determinar la ignorancia de Bob incluso después de haber visto sus notas, siempre y cuando las preguntas no cubran más de la mitad del curso – la cantidad total de información que puede contar Bob no puede exceder el tamaño de sus notas.
Es un descubrimiento inesperado. Los investigadores han estado tratando de demostrar que la ignorancia cuántica puede seguirse de la intuición clásica y ser trazable a la ignorancia de los detalles, y la constatación de que no se plantean nuevas preguntas. «Hemos observado este efecto, pero realmente no entiendo de dónde viene», dice Wehner. Una comprensión intuitiva puede estar para siempre fuera de alcance, así como otros efectos que en la teoría cuántica desafían toda descripción mecanicista. Sin embargo, Wehner y Vidick ya han comenzado a diseñar pruebas experimentales y la formulación de una serie de maneras de explorar esta nueva extraña frontera. En este trabajo, se ideó un método de codificación cuántica de la información a partir de dos páginas en una sola que dio Bob, el sabe-lo-todo cuántico, la capacidad para contar toda la información menos un poco en cualquiera de las páginas (el último bit Bob lo tiene que adivinar). Planean estudiar si otras codificaciones serían igual de buenas.
Fuente: Centre for Quantum Technologies at the National University of Singapore, via EurekAlert!, un servicio de AAAS
Japoneses desarrollan un método para la impresión de transistores monocristalinos de película delgada
Los investigadores que trabajan en el National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) de Tsukuba, Japón, han desarrollado un método para la impresión de transistores de película delgada con tecnología de inyección de tinta. El equipo describe el proceso en un artículo publicado en la revista Nature.
Para evitar el problema de autocristalización, inherente a otros procesos de elaboración de transistores mediante inyección de tinta, lo que resulta en la propagación de los defectos, que hace que sea difícil imprimir de manera uniforme, el equipo escogió en lugar la utilización de un proceso en dos pasos, en el que un tipo de tinta se rocía primero en un sustrato y es seguido por otro inmediatamente después, directamente en la parte superior del primero, los dos se mezclan, creando un entorno en el que crece un solo cristal nítido y fuerte y se adhiere al material que está impreso.
La tinta que se aplica en la primera pasada es un líquido (dimetilformamida anhidra), que tiene un semiconductor, pero que no es soluble. El segundo se compone de un semiconductor orgánico en un solvente. Después de que el primero se difunde sobre el sustrato, se procede con elsegundo, los dos se mezclan naturalmente, y luego, desde un solo punto en la mezcla, un pequeño cristal empieza a crecer, y sigue creciendo hasta que todo el conjunto de tinta se consume, lo que resulta en una película delgada (de 30 a 200 nm de espesor) de C8BTBT fijo al sustrato. Después de la impresión del patrón completo, un nuevo proceso sobre el sustrato, completa el transistor.
Los investigadores están buscando tecnologías de inyección de tinta para fabricar transistores con la esperanza de que podría dar lugar a una gran cantidad de productos que se basan en sustratos flexibles, tales como pantallas flexibles, células solares, sensores, o papel electrónico, y porque se ofrecen un menor costo de producción en comparación con los tradicionales productos en base a silicio.
Ampliar información en: PHYSORG.COM
Transporte de información cuántica mediante FTTH
En la actualidad, la tecnología de fibra óptica transporta la información en forma de datos clásicos a los hogares y las empresas. Los investigadores están trabajando actualmente en la manera de combinar los datos clásicos con los datos cuánticos en las redes de fibra óptica con el fin de aumentar la seguridad. En un nuevo estudio, científicos han demostrado cómo los datos cuánticos y clásicos pueden ser entrelazados en un mundo real, en una red de fibra óptica, dando un paso hacia la distribución de la información cuántica a la casa, y con ello a un internet cuántico.
Los físicos, Iris Choi, Robert J. Young y Paul D. Townsend, del Instituto Nacional Tyndall en la Universidad de Cork en Cork, Irlanda, han publicado su estudio en una edición reciente del New Journal de la Física . Mientras que la viabilidad de la transferencia de qubits en los modernos de fibra hasta el hogar (FTTH) ya había sido demostrada, esta es la primera vez que los investigadores han estudiado cómo la operación podría funcionar en una red en el mundo real.
«Creo que nuestro trabajo constituye el primer intento realmente puro y duro, de abordar la cuestión de si la distribución de clave cuántica (QKD) puede trabajar en una fibra óptica de la red hasta el hogar (FTTH)», dijo Townsend. «El nuevo esquema que hemos desarrollado y probado demuestra que la respuesta es sí se puede. Digo pragmático y duro, porque hemos tenido un sistema ampliamente utilizado FTTH clásico y se ha adaptado para funcionar con QKD, dejando el diseño de la parte clásica del sistema esencialmente sin cambios. El enfoque alternativo, que a veces se toma en la investigación QKD, es dejar de lado el sistema clásico para adaptarse a trabajar con el QKD. En nuestra opinión esto no es muy práctica por razones de costo. »
El mayor desafío en la transferencia de qubits en redes del mundo real es la superación de la diafonía entre los canales clásicos y cuánticos. La interferencia está inducida por la dispersión Raman espontánea de fotones en la fibra óptica. Ya que los canales clásicos implican fuertes impulsos de láser, mientras que la información cuántica es transportada por fotones individuales, la interferencia afecta principalmente al canal cuántico, por lo que la tasa de error es tan elevada que el canal cuántico no puede operar.
La investigación ha demostrado que el nivel de ruido Raman se puede reducir mediante el filtrado óptico, aunque esta técnica es demasiado cara para el uso práctico. Así Choi, Young, y Townsend han desarrollado y demostrado un nuevo esquema de supresión de ruido que implica la creación de lagunas en la dispersión, y el envío de los datos cuánticos en estos espacios.
En primer lugar, los investigadores optaron por una configuración que utiliza dos longitudes de onda diferentes para la transmisión de los canales cuánticos y clásicos. En esta configuración, sólo la luz Raman dispersa en el canal de subida (que va de la casa de un usuario) puede generar interferencias en ese usuario. Luego, los investigadores identificaron periodos de calma entre las ráfagas de ruido generadas por la dispersión Raman en el canal de subida. Utilizando un esquema de multiplexión de tiempo y longitud de onda, los investigadores demostraron que los datos cuánticos generados por un esquema de distribución de clave cuántica (QKD) pueden ser transmitidso durante estos períodos de calma con alta fidelidad.
Mientras que la construcción de una red puramente cuántica podría evitar el problema de la interferencia total, los investigadores explican que la combinación de canales cuánticos con canales clásicos es con diferencia la opción más práctica.
La infraestructura de redes fibra óptica es enormemente costosa de implementar, por lo que debe durar mucho tiempo – tal vez 25 años o más – y ser capaz de soportar una amplia gama de sistemas y servicios actuales y futuros, aún por definir. Por lo tanto, es extremadamente improbable que un operador cada vez despliegue una red, o incluso fibras dentro de una red existente, exclusivamente para la comunicación cuántica – que es demasiado caro hacerlo. Por lo tanto, hay que desarrollar técnicas que permitan a los canales clásicos y cuánticos trabajar juntos en la misma red, si queremos que los sistemas de comunicación cuántica se conviertan en una realidad práctica.
Al demostrar que tanto la información cuántica y clásica puede transmitirse en una única red de fibra óptica de una manera que satisface necesidades del mundo real, los investigadores esperan llevar la tecnología de la información cuántica a un paso de las aplicaciones comerciales.
«Como hemos demostrado, en principio, la tecnología para hacer esto está disponible ahora,» afirmó Townsend. «Sin embargo, en realidad un estudio adicional es probable que sea necesario para reducir el costo y mejorar el rendimiento de algunas piezas clave del sistema, tales como los detectores de fotones individuales, antes de difundirse amplias aplicaciones. En general, la «proposición de valor» para QKD en redes FTTH y otros se encuentra bajo intenso debate, pero por el momento no hay un consenso claro acerca de si y cuándo podría ser aprobada en lugar de las técnicas clásicas de cifrado. Sin embargo, como lo demuestra esta investigación, el campo de QKD no se queda quieto y los sistemas están en constante evolución para ser más prácticos, y la mejora de las posibilidades de adopción de la tecnología en el futuro. »
Más información: Iris Choi, et al. «Quantum de información para el hogar.» New Journal of Physics 13 (2011) 063039 DOI: 10.1088/1367-2630/13/6/063039
Imagen: Physorg
Etapa importante en el desarrollo de ordenadores de una nueva generación
Los científicos han dado un paso más hacia la próxima generación de ordenadores. La investigación del Cavendish Laboratory, the University of Cambridge’s Department of Physics (Reino Unido), proporciona nuevas ideas sobre la espintrónica, que ha sido aclamada como la sucesora del transistor.
La espintrónica, que explota el momento magnético pequeño, o ‘spin’ del electrón, podría cambiar radicalmente la computación debido a su potencial de consumo de alta velocidad, alta densidad y bajo consumo de energía. La nueva investigación arroja luz sobre cómo hacer el spin más eficiente.
Durante los últimos cincuenta años, los avances en la electrónica se han basado en gran medida de la reducción del tamaño del transistor a través de la industria de los semiconductores con el fin de proporcionar la tecnología para los equipos pequeños y poderosos que son la base de nuestra sociedad de la información moderna. En un documento de 1965, el cofundador de Intel Gordon E. Moore describió cómo el número de transistores que pueden ser situados a bajo costo en un circuito integrado se duplicaba cada año entre 1958 y 1965, indicando que la tendencia continuaría por lo menos diez años más.
Esa predicción, ahora conocida como Ley de Moore, efectivamente describe una tendencia que ha continuado desde entonces, pero el fin de esa tendencia, el momento en que los transistores sean tan pequeños como los átomos, y no se pueda reducir más, se espera que suceda en el año 2015. Por el momento, los investigadores buscan nuevos conceptos de electrónica que sostengan el crecimiento de la potencia de cálculo.
La investigación en espintrónica trata de desarrollar una tecnología electrónica basada en el spin, que reemplazará a la tecnología de carga eléctrica fundada en los semiconductores. Los científicos ya han comenzado a desarrollar nuevos productos electrónicos de este tipo, empezando con el descubrimiento en 1988 del efecto de la magnetorresistencia gigante (GMR). El descubrimiento del efecto GMR produjo un gran avance en las unidades de de disco duro y también fue clave en el desarrollo de dispositivos electrónicos portátiles como el iPod de Apple.
Mientras que la tecnología convencional se basa en el aprovechamiento de la carga de los electrones, el campo de la espintrónica depende en cambio, en la manipulación del spin de los electrones. Una de las propiedades únicas de la espintrónica es que el spin puede ser transferido sin flujo de corrientes de carga eléctrica. Esto se llama «corrriente de spin» y, a diferencia de otros conceptos de aprovechamiento de los electrones, mediante la «corrriente de spin» es posible transferir información sin generar calor en los aparatos eléctricos. El principal obstáculo que resta para una tecnología viable es la dificultad de crear un volumen de corriente de spin lo suficientemente grande como apoyar los dispositivos electrónicos actuales y futuros.
Sin embargo, los investigadores de Cambridge, en estrecha colaboración con el grupo del profesor Sergej Demokritov de la Universidad de Muenster (Alemania), en parte, abordaron esta cuestión. Con el fin de crear corrientes de spin mejoradas, los investigadores utilizaron el movimiento colectivo de giro denominado ondas de spin (propiedad ondulatoria de los spines). Las ondas de spin en interacción, han demostrado una nueva manera, más eficiente para la generación de corrientes de spin.
El Dr. Hidekazu Kurebayashi, del Grupo de Microelectrónica en el Laboratorio Cavendish, afirmó: «Usted puede encontrar gran cantidad de ondas de distinta naturaleza, y una de las cosas fascinantes es que las ondas frecuentemente interactúan entre sí, de igual manera, hay una serie de interacciones diferentes en las ondas de spin. Nuestra idea es utilizar estas interacciones de ondas de spin para la generación de corrientes de spin eficientes.»
Según sus conclusiones, una de las interacciones de ondas de spin (llamada three-magnon splitting) genera corrientes de spin diez veces más eficientes que empleando ondas de spin preinteractuantes. Además, los resultados enlazan los dos campos principales de investigación de la espintrónica, la corriente de spin y la interacción spin onda.
Para obtener información adicional, por favor póngase en contacto con:
Dr. Hidekazu Kurebayashi
Correo electrónico: hk295@cam.ac.uk
Fuente: EurekAlert!
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