L’elettronica del futuro si chiama spintronica e farà cose straordinarie

Gli ultimi sviluppi della spintronica sembrano portare all’utilizzo del grafene come componente chiave per l’elettronica di prossima generazione.

Spintronica sembra un neologismo scappato fuori da qualche pellicola di fantascienza. In realtà, si tratta di un settore che sviluppa dispositivi elettronici innovativi e che potrebbe usare il grafene come componente essenziale per l’elettronica di prossima generazione.

I recenti progressi teorici e sperimentali negli studi sul trasporto elettronico di spin nel grafene e nei relativi materiali bidimensionali (2D), costituiscono un’area affascinante di ricerca e sviluppo.

Elettronica + magnetismo = spintronica

La spintronica è una combinazione tra elettronica e magnetismo, su scala nanometrica, che potrebbe portare all’elettronica ad alta velocità di prossima generazione. I cosiddetti dispositivi Spintronic sono un’alternativa alla nanoelettronica e, incredibilmente, vanno oltre la legge di Moore. Offrono maggiore efficienza energetica e minore dissipazione rispetto all’elettronica convenzionale.

In altre parole, è un nuovo approccio allo sviluppo dell’elettronica in cui sia i dispositivi di memoria (RAM), sia i dispositivi logici (transistor), sono realizzati con l’uso di spin. Lo spin è la proprietà di base degli elettroni che li induce a comportarsi come piccoli magneti.

Un team di ricercatori del Regno Unito, dell’Olanda, di Singapore, della Spagna, della Svizzera e degli Stati Uniti ha pubblicato recentemente uno studio a riguardo (su APS Journal Review of Modern Physics). Lo studio evidenzia le nuove prospettive fornite dalle eterostrutture e dai fenomeni che ne conseguono, tra cui effetti di spin-orbita, accoppiamenti di spin alla luce, accordabilità elettrica e magnetismo 2D.

La grande promessa dei nuovi materiali quantistici

I continui progressi nella spintronica del grafene, e più in generale nelle eterostrutture 2D, hanno portato alla creazione, al trasporto e al rilevamento efficienti delle informazioni sugli spin utilizzando effetti precedentemente inaccessibili.

Il trasporto controllato di spin nel grafene e in altri materiali bidimensionali sta diventando un approccio sempre più promettente. Come nel caso delle eterostrutture su misura (eterostrutture di van der Waals), che consistono in pile di materiali bidimensionali, in un ordine ben preciso.

L’identificazione e la caratterizzazione di nuovi materiali quantistici con proprietà topologiche elettroniche e magnetiche straordinarie è oggetto di studi e ricerche in tutto il mondo. La spintronica è al centro di tutto ciò. Ma la chiave per realizzare dispositivi fino ad oggi impensabili sono i materiali bidimensionali, come il grafene.

Grazie alla loro purezza, resistenza e semplicità, sono la migliore piattaforma per ottenere proprietà topologiche uniche, che mettono in relazione la fisica quantistica, l’elettronica e il magnetismo.

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