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Física
Vinculación Sobre el Espín de un Electrón y Su
Orbita
12 de Mayo de 2008.
 Un
equipo de físicos ha encontrado que en un nanotubo de carbono el espín
de un electrón está acoplado a la órbita del electrón, o en otras
palabras el espín interactúa con la órbita. El hallazgo significa que
los investigadores que esperan utilizar los nanotubos de carbono para la
computación cuántica, en la cual el espín de un electrón representaría
un bit de datos, pueden tener que cambiar sus enfoques de diseño,
especialmente la forma de leer o cambiar el espín, pero por otra parte
ofrece una forma nueva de manipularlo, cambiando la órbita.
 Menéame
La investigación ha sido realizada por Paul McEuen y Daniel Ralph,
profesores de física en la Universidad de Cornell, y los antiguos
investigadores de esa universidad, Shahal Ilani, ahora en el Instituto
Weizmann de Ciencia, en Israel, y Ferdinand Kuemmeth, ahora en la
Universidad de Harvard.
Los nanotubos de carbono son diminutos cilindros cuyas paredes están
formadas por átomos de carbono. En lugar de orbitar a átomos
individuales, los electrones libres en un nanotubo orbitan alrededor de
su circunferencia. Entretanto, el electrón que describe ese círculo
puede tener su espín orientado en dos posibles direcciones.
Para probar esto, los investigadores crearon un dispositivo diminuto en
el que un nanotubo de carbono de aproximadamente 5 nanómetros de
diámetro y 500 de largo estaba montado entre dos electrodos sobre una
estructura de silicio, lo que permite la aplicación de cargas eléctricas
variables al tubo. El diseño del dispositivo hizo posible crear puntos
cuánticos que contienen un pequeño número de electrones, que puede ser
de hasta de un solo electrón.
Aplicando un campo magnético a lo largo del eje del tubo y midiendo el
flujo de corriente a través del mismo, los investigadores pudieron
determinar los niveles de energía de los electrones en las cuatro
posibles combinaciones de espín y órbita (con el espín hacia "arriba" o
hacia "abajo" y la órbita en el sentido de las agujas del reloj o en el
sentido contrario) y encontraron que cambiando la dirección de la órbita
cambiaba la energía. La órbita del electrón afecta su espín y viceversa.
Esto no impide utilizar los nanotubos en la computación cuántica, pero
define nuevas reglas de diseño. También es interesante desde el punto de
vista de la física fundamental, porque es la topología cilíndrica única
de los nanotubos lo que permite que los electrones tengan órbitas bien
definidas y por consiguiente registren este acoplamiento.
El mismo experimento se realizó con los "huecos", o sea lugares donde
falta un electrón, creando el equivalente de una carga positiva que se
mueve alrededor del tubo.
Información adicional en:
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