De los átomos a su bolsillo

Por Laura Vargas Parada

Lindau, Ale. Si bien los temas de investigación que derivan de Física parecen más cercanos al esoterismo que a la vida diaria (física de partículas, fuerzas fundamentales, magnetorresistencia), muchos de los aparatos de la vida moderna que son ya como una extensión de nosotros mismos son posibles gracias a la aplicación del conocimiento básico que deriva de esta ciencia.

Una de estas aplicaciones, de reciente desarrollo, es un nuevo tipo de electrónica al que los físicos llaman electrónica del espín o espintrónica. El MP3, el iPod, iPad y muchos de los teléfonos celulares modernos existen gracias a esta nueva tecnología.

En el marco de la LXII Reunión Anual de Premios Nobel en Lindau, Alemania, platicamos con uno de los descubridores de la espintrónica, Albert Fert. Fert, de 74 años, recibió junto con Peter Grünberg el Premio Nobel de Física del 2007 “por el descubrimiento de la magnetorresistencia gigante”.

Desde el inicio de la era de las computadoras, los ingenieros han guardado información de forma magnética para leerla después de forma eléctrica. Pero conforme fue necesario guardar más y más información en las máquinas, se volvió una necesidad vital contar con dispositivos de almacenamiento de datos cada vez más pequeños.

Los científicos sabían que los campos magnéticos podían afectar la resistencia eléctrica de materiales magnéticos como el hierro. Fert y Grünberg llevaron el asunto a otra dimensión, literalmente, al ámbito de lo verdaderamente pequeño: los electrones, que tienen pequeños campos magnéticos.

La magnetorresistencia gigante es un fenómeno en el cual pequeños cambios en un campo magnético pueden resultar en grandes cambios en la resistencia eléctrica. Fert y Grünberg lograron descubrir la manera de manipular las propiedades magnéticas y eléctricas de los electrones de capas delgadas de átomos para guardar grandes cantidades de información en pequeñísimos discos.

Ésta es la base de los dispositivos electrónicos modernos que permiten almacenar datos, música y video en minúsculos discos magnéticos –usando un sistema binario de ceros y unos— para luego ser convertidos a señales eléctricas por un lector especial. Para muchos colegas, el trabajo de Fert y Grünberg es el primer éxito tangible de la nanotecnología, la ciencia de lo verdaderamente pequeño.

Comenzó estudiando un fenómeno físico básico y terminó con un descubrimiento que tiene múltiples aplicaciones prácticas que están revolucionando al mundo de la información y de las comunicaciones…

Sí, muchos de los experimentos que he hecho a lo largo de mi carrera ahora son aplicaciones tecnológicas. El desarrollo tecnológico y las innovaciones provienen de los avances en la física fundamental y del conocimiento producido por la ciencia básica.

¿Cómo funciona este nuevo tipo
 de electrónica?

La electrónica convencional es una tecnología que utiliza la carga de los electrones para producir corriente eléctrica; se basa únicamente en la carga y no considera el espín. En la espintrónica, los dispositivos electrónicos aprovechan el espín de los electrones para conducir la corriente eléctrica. El espín es una especie de pequeño magneto que llevan los electrones.

Otra aplicación inmediata es que esta tecnología no se ve afectada por la radiación, por lo que desde hace unos cinco años se utiliza en cierto tipo de memoria RAM llamada RAM-magnética, instalada en los sistemas electrónicos de aviones y artefactos que van al espacio.

La espintrónica se convirtió en un área muy activa de investigación, dando lugar al descubrimiento de otros fenómenos y nuevas aplicaciones. ¿Cuáles son los retos a futuro de la espintrónica?

Hay varios. A corto plazo, estamos trabajando en la generación de ondas de radio por medio de la espintrónica, lo que permitirá desarrollar nuevos tipos de osciladores o dispositivos para onda de radio, con aplicación en teléfonos o para las telecomunicaciones.

También estimamos que en uno o dos años más ya estarán disponibles otro tipo de memorias RAM magnéticas llamadas ST-RAMS o RAM de transferencia de espín, que afectarán directamente la tecnología de las computadoras al permitir una ganancia en términos del consumo de energía.

Hay muchas computadoras y servidores en el mundo que producen un consumo de energía relativamente alto. El reto es reducir ese consumo de energía y eso es algo que podremos lograr. Con la espintrónica podremos reducir el consumo energético por un factor de dos.

(Texto tomado de la edición on line del economista, publicado el día 5 de julio del 2012)

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