Uso de la quiralidad para conseguir dispositivos de almacenamiento de datos más rápidos, pequeños y eficientes
Los investigadores presentan un enfoque innovador para mejorar los dispositivos electrónicos
Los investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) están aplicando una estrategia completamente nueva y poco convencional para mejorar la forma de procesar y, sobre todo, almacenar los datos. Junto con sus socios de la Universidad Hebrea de Jerusalén, han recibido financiación de la Fundación Carl Zeiss (CZS). El proyecto de este equipo interdisciplinar forma parte de un total de cinco proyectos -todos ellos en fase inicial y considerados especialmente innovadores- que serán financiados a través del nuevo programa CZS Wildcard. Los miembros del equipo, con sede en Maguncia y Jerusalén, han tenido la idea de unir dos formas diferentes de quiralidad para desarrollar nuevos sistemas de almacenamiento de datos más rápidos, pequeños y eficientes que los actuales.
Dos moléculas quirales en estructuras de espín quirales en una película fina magnética
© Angela Wittmann
La quiralidad, también conocida como manualidad en este contexto, describe los objetos que se presentan en dos configuraciones claramente diferentes que son imágenes especulares entre sí, como nuestra mano izquierda y derecha. "Nos inspiramos en la naturaleza, donde la quiralidad es un fenómeno común. Las moléculas quirales pueden actuar como un filtro para el espín de los electrones y asegurar la funcionalidad incluso a la escala más pequeña", dijo la profesora Angela Wittmann del Instituto de Física de la JGU, portavoz del nuevo proyecto de investigación HYMMS - Molécula-Magnética Híbrida Quiral. Durante los próximos dos años, el grupo HYMMS recibirá 750.000 euros de la Fundación Carl Zeiss.
Combinar la quiralidad de las configuraciones de espín y las moléculas
En su enfoque, los investigadores de los campos de la física experimental del estado sólido, la física atómica y la química molecular utilizarán estructuras de espín quirales recientemente descubiertas. Los llamados skyrmions son vórtices diminutos en películas finas magnéticas protegidas por su quiralidad. Es este tipo de textura magnética quiral la que los investigadores pretenden combinar con moléculas quirales a lo largo del proyecto. La hipótesis es que, basándose en la interacción quiral-chiral, dispondrían de un medio único, flexible, controlable y eficaz para manipular las estructuras de espín. "Con la ayuda de una molécula quiral, debería ser posible cambiar la lateralidad de las texturas magnéticas quirales en las películas delgadas, por ejemplo, de las agujas del reloj a las contrarias", aclaró Wittmann. En este caso, la molécula quiral, con su estructura helicoidal similar a la del ADN, actuaría como un filtro de espín, permitiendo el paso de ciertos electrones que se mueven en una dirección y reteniendo otros. Los investigadores utilizarán tecnologías de sensores muy sofisticadas para determinar cómo y si esta interacción funciona realmente.
"Nuestro proyecto es pionero porque reúne dos tipos diferentes de quiralidad", subrayó Wittmann. Según los investigadores, existe una posibilidad muy real de que su innovador concepto de utilización de componentes espintrónicos dé lugar a la creación de la próxima generación de dispositivos innovadores de almacenamiento, lógica y sensores que podrían emplearse en la informática no convencional.
El consorcio está formado por cuatro miembros de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia y dos de la Universidad Hebrea de Jerusalén, que aportarán su experiencia en diversas disciplinas. En la JGU, son la profesora Angela Wittmann y el profesor Mathias Kläui del grupo de Física de la Materia Condensada, el profesor Dmitry Budker del grupo de Física Cuántica, Atómica y Neutrónica y del Instituto Helmholtz de Maguncia (HIM), y la profesora Eva Rentschler del Departamento de Química, que colaboran con sus socios el profesor Yossi Paltiel y el profesor Nir Bar-Gill del Departamento de Física Aplicada de la Universidad Hebrea de Jerusalén.
La Fundación Carl Zeiss patrocina proyectos innovadores a través de su nuevo programa CZS Wildcard
A principios de 2022, la Fundación Carl Zeiss lanzó su programa CZS Wildcard con el objetivo de promover la investigación no convencional e interdisciplinaria en el campo STEM. Cada equipo debe estar formado por al menos tres investigadores. El propósito del programa es apoyar proyectos que aún se encuentran en una fase muy temprana de realización y que están construidos sobre conceptos originales y no convencionales con un alto potencial de innovación. Los cinco primeros equipos comenzarán a trabajar a principios de 2023.
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