Bombeo de centrifugado

El bombeo de espín es la generación dinámica de corriente de espín pura mediante la precesión coherente de momentos magnéticos , lo que permite inyectar eficientemente espín desde un material magnético a un material no magnético adyacente. El material no magnético suele presentar el efecto Hall de espín , que convierte la corriente de espín inyectada en una tensión de carga fácilmente detectable. Un experimento de bombeo de espín generalmente requiere irradiación electromagnética para inducir resonancia magnética , la cual convierte la energía y el momento angular de las ondas electromagnéticas (generalmente microondas ) en dinámica magnética y, posteriormente, en electrones, lo que permite la detección electrónica de dichas ondas. El funcionamiento del dispositivo de bombeo de espín puede considerarse el análogo espintrónico de una batería . ^{[ 1 ]}

El bombeo por centrifugación implica un efecto de corriente alterna (CA) y un efecto de corriente continua (CC):

• El efecto de corriente alterna genera una corriente de espín que oscila a la misma frecuencia que la fuente de microondas.
• El efecto de CC requiere que la dinámica magnética esté polarizada circularmente o elípticamente , mientras que una oscilación lineal solo puede generar un componente de CA.
• Ambos efectos dan como resultado una mejora neta de la amortiguación magnética efectiva . ^{[ 2 ]}

La corriente de espín bombeada a una capa adyacente por un momento magnético en precesión viene dada por ^{[ 2 ].}

${\displaystyle {\vec {j}}_{s}={\hbar \over {4\pi }}g^{\uparrow \downarrow }{1 \over M_{S}^{2}}\langle {\vec {M}}(t)\times {{d{\vec {M}}(t))} \over {dt}}\rangle }$

dónde${\displaystyle {\vec {j}}_{s}}$es la corriente de espín (el vector indica la orientación del espín, no la dirección de la corriente),${\displaystyle g^{\uparrow \downarrow }}$es la conductancia de mezcla de espín que caracteriza la transparencia de espín de la interfaz,${\displaystyle M_{S}}$es la magnetización de saturación, y${\displaystyle {\vec {M}}(t)}$es la orientación del momento que depende del tiempo.

También se están explorando métodos ópticos, de microondas y eléctricos. ^{[ 3 ]} Estos dispositivos podrían utilizarse para la transmisión de datos de baja potencia en dispositivos espintrónicos ^{[ 4 ]} o para transmitir señales eléctricas a través de aislantes. ^{[ 5 ]}

El bombeo de espín en materiales antiferromagnéticos no desaparece porque los momentos magnéticos antiparalelos contribuyen de manera constructiva en lugar de destructiva a la corriente de espín, lo cual fue predicho teóricamente en 2014. ^{[ 6 ]} Dado que la frecuencia de resonancia antiferromagnética ^{[ 7 ]} es mucho mayor que la de resonancia ferromagnética , el bombeo de espín en antiferromagnetos puede utilizarse para estudiar señales electromagnéticas en el régimen de sub-terahercios y terahercios , lo cual fue demostrado por dos experimentos independientes en 2020. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Además de una mayor frecuencia, el bombeo de espín en los antiferromagnetos presenta el grado de libertad quiral de la dinámica magnética, que no existe en los ferromagnetos. Por ejemplo, las corrientes de espín bombeadas por los modos de resonancia levógiros y dextrógiros tienen direcciones opuestas.

• Espintrónica
• Onda giratoria
• Efecto Hall de espín