Buffalo, NY (VS) – Het Amerikaanse ministerie van Defensie subsidieert een nieuw project geleid door de University of Buffalo. Dat project moet materialen opleveren die de eigenschap spin van elektronen kunnen veranderen.
De huidige communicatietechnologie staat of valt met elektron, die dankzij hun lading elektrische stromen en spanningen laten ontstaan. Elektronen hebben naast lading nog een eigenschap, spin. Het is alsof elektronen draaien als een tol, waarbij de eigenschap spin een draairichting aangeeft. Nieuwe materialen moeten die eigenschap nuttig bruikbaar maken.
Hong Luo van de universiteit van Buffalo vindt het hoog tijd om elektronenspin te gaan gebruiken. Spintronica, zo luidt de naam van het veelbelovende vakgebied. Waar in elektronische apparatuur elektronen een willekeurige spin hebben, moet in spintronische apparatuur de spin van de elektronen vastliggen. Zowel lading als spin van het elektron komen in deze nieuwe apparatuur van pas. Negen instituten krijgen van het US Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA, tien miljoen dollar om de benodigde ferromagnetische materialen te maken.
Als we spin kunnen manipuleren, zo vertelt Luo, kunnen we elektronen nieuwe taken in dataverwerking en -opslag laten uitvoeren. We kunnen die taken dan zelfs in dezelfde basiscomponent combineren. Dat biedt uitzicht op kwantumcomputers die niet werken met de binaire getallen 0 en 1, maar informatie kunnen opslaan in de twee spintoestanden, plus een oneindig aantal mogelijke combinaties van die twee. Dat leidt tot een fundamentele verandering in het concept van het ontwerpen van apparatuur, met niet alleen hogere rekensnelheden, maar ook een enorme vooruitgang in vakgebieden zoals fotonica, gegevensoverdracht en communicatie.
Een eerste vereiste zijn metaal- of halfgeleidermaterialen die de richting van de elektronenspin kunnen voelen en aan de hand daarvan een elektron wel of niet doorlaten. Aangevoerd door fysici in Buffalo, werken acht Amerikaanse en een Duits instituut aan nieuwe magnetische halfgeleiders en prototypen van spintronica.

Erick Vermeulen