La corrent de l'spin es pot controlar mitjançant el camp magnètic i la temperatura

La transició de les bombetes d’incandescència al LED ha reduït dràsticament la quantitat d'electricitat que es fa servir per a la il·luminació. La major part de l'electricitat consumida per bombetes incandescents és dissipada com a calor. Ara és possible que estiguem propers a un avenç comparable als components electrònics d’un ordinador. Fins ara, aquests s'han utilitzat en electricitat, generant calor indesitjat. Si el corrent de l’spin s'utilitzés, les computadores i dispositius similars podrien funcionar de manera molt més eficaç. La Dra. Olena Gomonay de la Universitat de Johannes Gutenberg a Alemanya i el seu equip, juntament amb el professor Eiji Saitoh de l'Institut Avançat d'Investigació de Materials (AIMR) de la Universitat de Tohoku al Japó i el seu grup de treball, han descobert un efecte que podria fer possible una transició per convertir-ho en una realitat.

Si es toca un ordinador que ha estat funcionant durant un temps, es notarà escalfor. Aquesta calor és un efecte secundari indesitjable del corrent elèctric. No desitjable perquè la calor generada, naturalment, també consumeix energia. Es pot visualitar aquest efecte amb les bombetes, que s’escalfen després d'haver estat enceses durant hores. Això es deu al fet que les bombetes converteixen només una fracció de l'energia necessària per fer la seva feina, que és fer llum. L'energia que utilitzen els LEDs, d'altra banda, s'utilitza gairebé completament per a il·luminar, per això no s'escalfen. Això fa que els LEDs siguin significativament més eficients energèticament que les bombetes incandescents tradicionals.

En comptes d'utilitzar un corrent elèctric compost per partícules carregades, un ordinador que utilitzi un flux de partícules amb un gir diferent de zero podria manipular el material dels seus components de la mateixa manera per realitzar càlculs. La diferència principal és que no es genera calor, llavors, els processos són molt més eficients. La Dra. Olena Gomonay i el professor Eiji Saitoh han establert les bases per utilitzar aquests corrents de l’spin. En concret, han utilitzat el concepte de corrents de l’spin i l'han aplicat a un material específic. Gomonay compara els corrents de gir involucrats en la forma en què funcionen els nostres cervells: el nostre cervell processa quantitats incommensurables d'informació, però no s'escalfa en el procés. La naturalesa està, per tant, molt per davant de nosaltres.

La velocitat del flux de l’spin depèn del material, com en el cas del corrent elèctric. Mentre els corrents de l’spin sempre poden fluir en materials ferromagnètics, en materials antiferromagnètics, els estats amb baixa resistència són alterns amb aquells amb alta resistència. S’ha trobat una manera de controlar els corrents de l’spin mitjançant un camp magnètic i la temperatura, això és, controlar la resistència d'un sistema antiferromagnètic basat en l’spin.

A una temperatura propera a la temperatura de transició de fase, Gomonay i el seu equip van aplicar un petit camp magnètic al material. Mentre que el camp magnètic aplicat altera l'orientació dels corrents d'spin per permetre que es transportin fàcilment a través del material, la temperatura té precisament dos efectes. D'una banda, una temperatura més alta provoca que més partícules del material estiguin en estats excitats, és a dir, hi ha més transportadors que es poden transportar, cosa que facilita el transport de l’spin. D'altra banda, l'alta temperatura permet operar en un camp magnètic baix.

Font: Universitat de Mainz