Control de l'spin magnètic amb camps elèctrics

Els físics de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), per primera vegada han trobat una manera de revertir spins d'electrons mitjançant camps elèctrics, gràcies a les tecnologies d'espintrònica programables.

L'espintrònica és un camp de la física que estudia l'espín dels electrons, un tipus intrínsec de magnetisme que tenen moltes partícules elementals. El camp de l'espintrònica ha donat lloc a conceptes tecnològics de "dispositius espinotronics", que s'executen sobre els spins d'electrons, en lloc dels utilitzats per l'electrònica tradicional.

Per construir dispositius espinotronics programables primer s'han de poder manipular spins en determinats materials. Fins ara, això s'ha fet amb camps magnètics, que no són fàcils d'integrar en aplicacions quotidianes.
En un nou conjunt d'experiments, un equip internacional de físics liderat per Hugo Dil a l'EPFL ha demostrat la possibilitat de controlar el que anomenen el paisatge de la rotació mitjançant camps elèctrics. Ho van aconseguir en una nova classe de materials basats en el Tellurium de Germani (GeTe), que és el material ferroelèctric més simple que funciona a temperatura ambient.

Els científics van utilitzar una tècnica anomenada espectroscòpia de fotoemissió resolta per spin i angle (SARPES), que pot mesurar la rotació dels electrons i ha estat perfeccionada pel laboratori de Dil. Mitjançant la combinació de SARPES amb la possibilitat d'aplicar un camp elèctric, els físics poden demostrar la manipulació d'spin electrostàtic en α-GeTe ferroelectric i multiferroic (GeMn)Te.
A més, els científics van poder seguir la ruta de commutació dels spins en detall. Al (GeMn)Te, el component de spin perpendicular canvia a causa de la inversió de magnetització induïda per camp elèctric. Això proporciona evidència ferma de l'acoblament magneto-elèctric, que obre la possibilitat d'espintrònica basada en semiconductors programables.

El treball anterior mostra que els camps magnètics poden controlar els girs en aquests materials, ara cal demostrar que la manipulació del spin també és possible utilitzant camps elèctrics. Les conclusions experimentals obren un camí prometedor per utilitzar només els camps elèctrics en un dispositiu espintrònic, reduint fortament el consum d'energia.

Font: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne