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Espintrónica y Estraintrónica, el futuro sin baterías

Mediante la combinación de dos tecnologías de avanzada, la espintrónica y la estraintrónica, un equipo de investigadores de la Virginia Commonwealth University ha creado, tal vez, el nuevo concepto de los circuitos integrados que menos energía necesitan para su funcionamiento. El diseño propuesto funciona con tan poca energía que los equipos podrán funcionar sólo con aprovechar la energía del entorno que existe en el ambiente. Las fuentes de alimentación y/o las baterías podrían no ser necesarias en futuros desarrollos, ya que los equipos serían impulsados por el movimiento de la persona o con el simple roce de la energía ambiental, del entorno que los rodea. Descubre cómo la espintrónica y la estraintrónica (straintronic), son dos tecnologías que están empezando a salir de las pizarras de las Universidades y podrían estar en nuestra vida diaria muy pronto.

Para entender cómo trabaja la espintrónica, lo primero que tienes que entender es que los electrones tienen un giro natural (rotación), ya sea hacia un lado u otro. El espín del electrón es una propiedad natural e intrínseca de la partícula y, en el contexto de la espintrónica, se utiliza para almacenar datos como si se trataran de ceros y unos. La espintrónica nos permite almacenar (o leer) los ceros y unos de los electrones invirtiendo su giro natural. Para realizar este trabajo se requiere de muy poca energía; mucho menos que la utilizada por un campo magnético de un disco duro tradicional o la empleada para la grabación de datos en una unidad de memoria flash NAND o la energía necesaria para realizar cualquier otro tipo de almacenamiento de datos, basado en los conocidos métodos electrónicos de almacenamiento de información. Uno de los problemas de este proceso (la espintrónica) para el registro de información es que, cuando la velocidad y el volumen de datos son elevados dentro de dispositivos complejos, estamos obligados a utilizar una gran cantidad de energía para movilizar, en consecuencia, una gran cantidad de electrones. A pesar de que, en general, requiere menos energía que los métodos tradicionales, el mecanismo necesario para alternar el espín de los electrones y/o leer su estado, con el tiempo se convierte en la parte más ineficiente del sistema.

Aquí es donde entra en juego la Estraintrónica (Straintronic) que es una tecnología emergente y que aprovecha algunas propiedades de materiales especiales llamados “multiferroicos”; materiales compuestos que exhiben múltiples propiedades relacionadas tanto con los ferrosos, como con los férricos. Los seleccionados y utilizados en estraintrónica consisten en nanomateriales magnéticos que cambian de forma cuando un pequeño voltaje es aplicado a través de ellos y poseen una capa piezoeléctrica, que puede producir cambios de potencial o tensión (voltios, volts) gracias a los pequeños y sutiles cambios en el medio ambiente que puedan provocarle una deformación mecánica. Esta tensión es toda la energía requerida para girar los electrones en un material “nanomagnético” de arriba abajo, es decir, para cambiar su espín. Lo mejor de todo es que, con este método, la pérdida de energía es de aproximadamente una mil millonésima de una mil millonésima de julio (joule). Es decir, un valor tan bajo como 0,4 “attojoules”(10e-18 joules). Hablar de estas cantidades de energía significa que un sistema puede ser alimentado por el movimiento del cuerpo, una suave brisa, las vibraciones ambientales de la gente que pasa caminando, los vehículos de la calle o las olas del mar.

Los investigadores estiman que las primeras aplicaciones de esta nueva tecnología estarán orientadas a los sistemas en los que no sea necesario almacenar gran cantidad de información, pero posteriormente estos dispositivos serán tan pequeños que no necesitarán demasiada energía para funcionar en forma integral. Por ejemplo, en equipos médicos implantados en el organismo donde puedan funcionar con energía extraída de las actividades cotidianas del paciente y que no deban ser recargados. Del mismo modo, los investigadores ven posibilidades de que múltiples sistemas de almacenamiento de datos puedan instalarse en boyas, en el océano, y puedan obtener su energía a partir de las olas y corrientes marinas. A medida que la tecnología evolucione, la espintrónica y la estraintrónica podrían ser claves para lograr nuevos componentes de ordenador capaces de almacenar, leer y transmitir información a través de sistemas integrados, dando lugar a sistemas informáticos más pequeños, ligeros y portátiles que no requieran baterías o sus tradicionales fuentes de alimentación para funcionar.

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Escrito por Mario

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