Având ca obiectiv utilizarea mişcării de rotaţie a electronilor pentru stocarea, transportul şi prelucrarea informaţiilor, cercetătorii de la IBM în colaborare cu fizicienii de la ETH Zurich, universitate de top din Europa, au făcut publică prima reprezentare directă a formării elicoidei mişcării de spin într-un semiconductor.

Până acum nu se ştia sigur dacă mişcarea de spin a electronilor posedă capacitatea de a păstra informaţiile codate suficient de mult timp înaintea unei rotaţii. În cadrul revistei Nature Physics, oamenii de ştiinţă de la IBM Research şi Solid State Physics Laboratory din cadrul ETH Zurich au arătat faptul că procesul de sincronizare a electronilor extinde durata de rotaţie a unui electron de 30 de ori la 1,1 nanosecunde – acelaşi timp necesar unui procesor de 1 GHz să realizeze un ciclu.

Tehnologia de calcul actuală codifică şi prelucrează datele utilizând sarcina electrică a electronilor. Cu toate acestea, această tehnică este limitată pe măsură ce dimensiunile semiconductorilor continuă să scadă până în punctul în care fluxul de electroni nu mai poate fi controlat. Spintronica ar putea depăşi acest impas prin valorificarea mişcării de spin a electronilor în locul utilizării sarcinii electrice a acestora.

Aceasta nouă perspectiva în spintronică nu numai că oferă oamenilor de ştiinţă un control fără precedent asupra fenomenelor magnetice din interiorul dispozitivelor, dar, de asemenea, deschide noi oportunităţi pentru crearea unor sisteme electronice mai eficiente din punct de vedere al consumului de energie.

Cum funcţionează

Cercetătorii IBM au folosit impulsuri laser ultra scurte pentru a monitoriza evoluţia miilor de rotaţii ale electronilor care au fost generate simultan într-un spaţiu de dimensiuni foarte reduse. În mod atipic, într-un spaţiu în care în mod normal această mişcare ar avea o evoluţie aleatoare şi şi-ar pierde în mod rapid orientarea, pentru prima dată oamenii de ştiinţă au putut observa modul în care aceste rotaţii de spin se dispun într-un model specific, aşa-numita elicoidă de spin.

Conceptul de blocare a rotaţiei de spin a fost propus iniţial în mod teoretic încă din 2003 şi de atunci unele experimente au evidenţiat indicii ale acestui tip de blocare, dar până acum nu a fost niciodată observată în mod direct.

Oamenii de ştiinţă IBM au reuşit să pună în evidenţă „valsul” sincron al mişcării de spin a electronilor prin utilizarea unor metode microscopice specifice de scanare. Sincronizarea rotaţiei electronilor a făcut posibilă observarea faptului că aceste mişcări de spin se deplasează cu peste 10 micrometri sau o sutime de milimetru, crescând posibilitatea de a utiliza mişcarea de spin pentru procesarea operaţiunilor logice, în mod rapid şi eficient din punct de vedere al consumului de energie.