(PhysOrg.com) -- Per decenni, i transistor all'interno delle radio, televisori e altri oggetti di uso quotidiano hanno trasmesso dati controllando il movimento della carica dell'elettrone. Gli scienziati ora hanno scoperto che i transistor potrebbero consumare meno energia, generano meno calore e operano a velocità più elevate se sfruttano un'altra proprietà dell'elettrone:il suo spin.

Nel 1921, gli scienziati hanno scoperto che ogni elettrone ha spin, un momento angolare intrinseco che fa ruotare l'elettrone mentre si muove attorno a un asse. Da allora, ricercatori di tutto il mondo e dell'Università dell'Ohio hanno sviluppato dispositivi elettronici che incorporano dati all'interno dello spin di un elettrone. Il campo emergente dell'elettronica di spin, o spintronica, potrebbe rivoluzionare i dispositivi di archiviazione della memoria e i computer quantistici.

Fino ad ora, gli scienziati che sviluppano l'elettronica di spin hanno controllato lo spin collegando un magnete esterno direttamente ai dispositivi. Ma con l'aumento della domanda di transistor più piccoli, l'uso di un magnete ingombrante non è un modo efficiente o pratico per manipolare l'orientamento dello spin di un elettrone, disse Sergio Ulloa, professore di fisica e astronomia all'Università dell'Ohio.

“Il Santo Graal nella spintronica è affrontare lo spin con qualcosa di diverso dai magneti, ” disse Ulloa. “Un campo elettrico è portatile e facile da accendere e spegnere.”

Ulloa e lo studente laureato Anh Tuan Ngo hanno aiutato a risolvere questo problema fornendo modelli teorici per un recente esperimento che è stato il primo a controllare con successo lo spin di un elettrone utilizzando campi puramente elettrici. Questi risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nanotecnologia della natura .

Il team ha collaborato con un gruppo di ricerca dell'Università di Cincinnati, guidato da Philippe Debray e Marc Cahay. Debray ha concepito e progettato gli esperimenti. I calcoli dei ricercatori dell'Università dell'Ohio hanno spiegato il comportamento degli elettroni nelle condizioni sperimentali di Debray e hanno previsto quanto forte sarebbe stato il controllo del campo elettrico sullo spin.

La loro ricerca ha anche rivelato una delle condizioni chiave dell'esperimento:la minuscola connessione lungo la quale viaggiano gli elettroni nel dispositivo deve essere asimmetrica.

“Immagina di camminare in una foresta e ci sono montagne su entrambi i lati. Se da una parte le montagne sono più alte, sarai in grado di dire in quale direzione stai camminando, "Ha detto Ulloa. "L'elettrone saprà che c'è asimmetria, e la sua rotazione sarà in grado di dire da che parte si trova."

Il controllo elettronico dello spin ha importanti implicazioni per il futuro di nuovi dispositivi come transistor, ma questo esperimento è solo il primo passo di molti, ha detto Ulloa. Il passo successivo sarebbe quello di rielaborare l'esperimento in modo che possa essere eseguito a un livello più alto, temperatura più pratica che non richiede l'uso di elio liquido.

Fornito dalla Ohio University (notizie:web)