Negli ultimi due decenni, una nuova area all'interfaccia della fisica dei semiconduttori, l'elettronica e la meccanica quantistica stanno guadagnando popolarità tra i fisici teorici e gli sperimentatori. Questo nuovo campo si chiama spintronica, e uno dei suoi compiti principali è imparare a controllare lo spin dei portatori di carica in strutture semiconduttrici ben note. Sono sempre necessari molti sforzi teorici prima che qualche idea trovi la sua incarnazione in un dispositivo reale, e finora il lavoro teorico sulla spintronica ha superato la ricerca sperimentale.

Denis Khomitsky, Il Professore Associato del Dipartimento di Fisica Teorica presso l'Università Lobachevsky insieme alla studentessa post-laurea Ekaterina Lavrukhina in collaborazione con il Professor Evgeny Sherman dell'Università dei Paesi Baschi di Bilbao (Spagna) hanno proposto un nuovo modello che descrive il comportamento di spin degli elettroni in un nanofilo semiconduttore con un profondo punto quantico (un'area in cui il movimento degli elettroni è confinato da elettrodi), dove il comportamento di spin può essere controllato mediante un campo elettrico periodico.

È noto che in materiali con forti interazioni spin-orbitale è possibile controllare lo spin dell'elettrone senza commutare il campo magnetico. Anziché, il controllo può essere ottenuto applicando un campo elettrico periodico ad una frequenza appositamente selezionata.

Questo fenomeno, chiamata risonanza di spin del dipolo elettrico, è noto da tempo, ma la sua applicazione pratica è ancora limitata e c'è bisogno di tale tecnologia.

"Nel modello proposto, abbiamo chiarito il ruolo degli stati continui con energie "sopra" il punto quantico, a cui l'elettrone inevitabilmente si farà strada o tunnel sotto l'azione di un campo sufficientemente forte nel processo di risonanza. Si scopre che per accelerare lo spin flip, che è molto desiderabile in elettronica e spintronica, non c'è bisogno di avere campi elettrici molto forti, perché in tali campi l'elettrone scava nel continuum troppo rapidamente, e la proiezione della sua rotazione comincia a svanire con il tempo, sottraendo informazioni preziose, ", afferma Denis Khomitsky, responsabile di questo progetto di ricerca presso l'Università Lobachevsky.

Quindi, una conclusione praticamente importante:è necessario scegliere un intervallo ottimale di campi di controllo in tali strutture, che renderà possibile invertire lo spin dell'elettrone rapidamente e "con attenzione" abbastanza da non perdere le preziose informazioni.

L'opera è pubblicata in Revisione fisica applicata .