Válvula giratoria

Una válvula de espín es un dispositivo, compuesto por dos o más materiales magnéticos conductores, cuya resistencia eléctrica puede variar entre dos valores dependiendo de la alineación relativa de la magnetización en las capas. Este cambio de resistencia es resultado del efecto magnetorresistivo gigante . Las capas magnéticas del dispositivo se alinean "hacia arriba" o "hacia abajo" según un campo magnético externo . En el caso más simple, una válvula de espín consiste en un material no magnético intercalado entre dos ferromagnetos , uno de los cuales está fijado (anclado) por un antiferromagneto que aumenta su coercitividad magnética y se comporta como una capa "dura", mientras que el otro está libre (no anclado) y se comporta como una capa "blanda". Debido a la diferencia de coercitividad, la capa blanda cambia de polaridad con una intensidad de campo magnético aplicada menor que la capa dura. Al aplicar un campo magnético de intensidad adecuada, la capa blanda cambia de polaridad, produciendo dos estados distintos: un estado paralelo de baja resistencia y un estado antiparalelo de alta resistencia. La invención de las válvulas de espín se atribuye al Dr. Stuart Parkin ^{[ 1 ]} y a su equipo en el Centro de Investigación IBM Almaden . El Dr. Parkin actualmente se desempeña como Director Gerente del Instituto Max Planck de Física de Microestructuras en Halle, Alemania.

Las válvulas de espín funcionan gracias a una propiedad cuántica de los electrones (y otras partículas) llamada espín . Debido a una división en la densidad de estados de los electrones en la energía de Fermi en los ferromagnetos, existe una polarización de espín neta. Por lo tanto, una corriente eléctrica que pasa a través de un ferromagneto transporta tanto carga como un componente de espín. En comparación, un metal normal tiene el mismo número de electrones con espín hacia arriba y hacia abajo, por lo que, en situaciones de equilibrio, dichos materiales pueden mantener una corriente de carga con un componente de espín neto nulo. Sin embargo, al hacer pasar una corriente de un ferromagneto a un metal normal, es posible que se transfiera el espín. Un metal normal puede, por lo tanto, transferir espín entre ferromagnetos separados, siempre que la longitud de difusión del espín sea suficientemente larga .

La transmisión de espín depende de la alineación de los momentos magnéticos en los ferromagnetos. Si una corriente atraviesa un ferromagneto cuyo espín mayoritario es hacia arriba, por ejemplo, los electrones con espín hacia arriba lo atravesarán con relativa facilidad, mientras que los electrones con espín hacia abajo se reflejarán o se dispersarán con inversión de espín hacia arriba al encontrarse con el ferromagneto, buscando un estado de energía vacío en el nuevo material. Por lo tanto, si tanto la capa fija como la libre están polarizadas en la misma dirección, el dispositivo presenta una resistencia eléctrica relativamente baja; en cambio, si se invierte el campo magnético aplicado y también se invierte la polaridad de la capa libre, el dispositivo presenta una resistencia mayor debido a la energía adicional necesaria para la dispersión con inversión de espín.

Las válvulas de espín se utilizan en sensores magnéticos y cabezales de lectura de discos duros . ^{[ 2 ]} También se utilizan en memorias de acceso aleatorio magnéticas ( MRAM ).

• par de transferencia de giro
• unión túnel magnética
• Interacción RKKY

• La válvula de espín - Grupo de Física de la Materia Condensada