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(noticias nanowerk) Los investigadores Koichiro Yaji y Shunsuke Tsuda del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón han desarrollado un tipo mejorado de microscopio que puede revelar aspectos clave de los estados de espín de los electrones en los materiales.
La investigación fue publicada en Ciencia y tecnología de materiales avanzados: métodos. (“Visualización de estados electrónicos polarizados por espín mediante microscopía de fotoemisión resuelta por espín”).
![Representación esquemática del iSPEM y las imágenes que puede obtener](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id65040_1.jpg)
La propiedad mecánicocuántica de los electrones, llamada espín, es más compleja que el espín de los objetos de nuestro mundo cotidiano, pero está relacionada con él como medida del momento angular de un electrón. Los estados de espín de los electrones pueden tener un impacto significativo en el comportamiento electrónico y magnético de los materiales de los que están hechos.
La tecnología desarrollada por Yaji y Tsuda se conoce como microscopía de fotoemisión resuelta por espín (iSPEM). Utiliza la interacción de la luz con los electrones de un material para determinar la orientación relativa de los espines de los electrones. En particular, se centra en la polarización del espín de los electrones: el grado en que los espines de los electrones están alineados entre sí en una dirección particular.
La máquina iSPEM del equipo consta de tres cámaras de ultra alto vacío interconectadas para la preparación y análisis de muestras. Los electrones se emiten desde la muestra al absorber energía luminosa, se aceleran a través del dispositivo y luego se analizan interactuando con un cristal de filtro de espín. Los resultados se muestran como imágenes que permiten a los expertos obtener la información necesaria sobre los estados de espín de los electrones en la muestra.
«En comparación con las máquinas tradicionales, nuestra máquina iSPEM mejora drásticamente la eficiencia de la recopilación de datos decenas de miles de veces, con una mejora de más de diez veces en la resolución espacial», dice Yaji. «Esto ofrece enormes oportunidades para caracterizar la estructura electrónica de materiales y dispositivos microscópicos a niveles submicrométricos que antes eran inaccesibles».
Este avance podría promover mejoras en el uso de los estados de espín de los electrones en el procesamiento de información y otros dispositivos electrónicos como parte del campo de la espintrónica en rápido desarrollo. En aplicaciones de espintrónica, además del uso tradicional de carga eléctrica, el estado de espín de los electrones se utiliza para almacenar y procesar información.
«Esto podría conducir a dispositivos electrónicos más rápidos y con mayor eficiencia energética, incluidas las computadoras cuánticas», dice Yaji. La aplicación de las complejidades del comportamiento de la mecánica cuántica a las computadoras está a la vanguardia de los esfuerzos para llevar la potencia informática a nuevos niveles, pero hasta ahora la mayoría de los avances se han limitado a oscuras demostraciones más que a aplicaciones prácticas. Dominar la comprensión, el control y la visualización del espín de los electrones podría suponer un avance significativo.
«Ahora planeamos utilizar nuestra máquina para explorar las posibilidades de desarrollar una nueva generación de dispositivos basados en espín de electrones, lo que nos permitirá estudiar las propiedades de muestras pequeñas y estructuralmente complejas que anteriormente permanecían ocultas a la vista», concluye Yaji.
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