Vinculación Sobre el Espín de un Electrón y Su Orbita

Un equipo de físicos entre quienes se encuentra Shahal Ilani profesor de física de el Instituto Weizmann de Ciencia en Israel, 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.

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.

Fuente: Amazings