Ikerbasqueko ikertzailea: Eugene Sherman
Elektronika moderno guztia elektroiak eremu elektrikoan mugitu ahal ziren partikula kargatuak zirela egiaztatzean garatu zen
Zeintzuk dira zure ustean, espinetan (spins, birak) oinarritutako elektronikan gehien erabiliko liratekeen materialak? Teknologia hauek ingurunearekiko adeitsuak al dira?
Oinarrian, elektronika moderno guztia elektroiak eremu elektrikoan mugitu ahal ziren partikula kargatuak zirela egiaztatzean garatu zen. Gure bizitzan, ekipamendu elektronikoa erabilgarri izatea nahi dugu, eraginkorra, konfiantzazkoa eta ahal bada, txikia. Hori hardwarean silizioa (Si) material gisa erabiltzean lortu zen. Edonon gaudela ere, silizioz eginiko hardware osagaiak aurkitu ahal ditugu, hain zuzen elektronika eta software enpresa ugarirekin hornitutako Kaliforniako Silicon Valley (silizioaren ibarra) nabarmenki hedatzeko bidea eman zuen.
Duela gutxi arte, bazirudien ikertzaileek guztia ezagutzen zutela silizioaren inguruan, gailu modernoak eratzean bere ezaugarrien etekina erabat aprobetxatu ahal izateko.
Duela gutxi beste aukera bikain baten berri eman da ordea. Bere kargaz gainera, elektroietan espina (errotazioa) aurkitu ahal da, barruko askatasun maila bat, erabat kuantikoa, hasieran enigmatikoa. Etengabeko luzerako gezi modura irudikatu ahal da, askatasunez biratu ahal dena eta espazioko puntu guztietara bideratu ahal dena. Espinak adierazten duen norabidea kontrolatzea erronka bat da, baina arazo hori ebaztea lortzen bada, zaila da pentsatzea, baita zientzialarientzat ere, elektroien sistema txiki batean kodifikatu ahal den informazio kopurua.Espinetan oinarritutako etorkizuneko elektronika honek, “espintronikak”, elektroien espinak erabili nahi ditu informazioa prozesatzeko, baina material solidoak etorkizuneko ordenagailutan erabiliko direnez, material horien ezaugarriak oso garrantzitsuak dira. Hemen erdieroaletan oinarritutako espintronika soilik aipatuko dut.
Oso erraza da elektroien mugimendua kontrolatzea: kargatutako partikula batean eremu elektrikoa aplikatzen dugunean hau mugitu egiten da, bigarren hezkuntzan fisikako irakasleek azaltzen duten bezala. Espinak kontrolatzea askoz ere konplexuagoa da. Arazo hau eremu elektrikoarekin ebazteko, espina mugimendu orbitalarekin akoplatu behar da, eta hori materialaren araberakoa da. Duela hainbat denbora, akoplamendu mota honetarako bi material mota kontsideratu ziren. Mota bat III-V materialekin eratzen da, zeinetan elementu bat elementuen taulako hirugarren zutabetik eratorriko den eta bestea berriz, bosgarrenetik. GaAs konposaketa adibide ezagunena da. Beste mota II-VI konposatuena da, eta eraketarako antzeko arauak dakartzate. Hala ere, konposatu hauek ez dira adeitsuak erabiltzaileekin, ezta naturarekin ere (bere osagaiak toxikoak edo arriskutsuak dira), gailu elektronikoen fabrikaziorako eragozpen nabarmena izanik.
Konposatu horien beste desabantaila da espinaren kontrola berehala galtzen dela, material arrotza akoplatu egiten baita. Espinaren akoplamendua kristal arrotzean oso ahula denez silizioan, espinak ezin izango dira erraz manipulatu eremu elektrikoaren bidez. Hala ere, espinaren egoerak, kanpoko imanean injektatzean, denbora luzean irauteko moduan leudeke, horrela, geziaren norabidea iraunkorra izango litzateke.
Ezaugarri horiek silizioarekiko interesa berritu egin dute, espintronikan aplikatzeko balizko materiala izango delakoan. Ingurumena errespetatzen duen teknologian oinarritzen da eta hondartzako harea bezain ugaria da, hitzez hitz, zeren harea prozesatu ahal da espintronikan erabili a izateko, gehienbat silizioarekin eta oxigenoarekin eratzen delako.
Gure hondartzako opor garaian, gure azpian dauden materialekin eginiko etorkizuneko teknologiak pentsatu eta irudikatu ahal ditugu.
Halaber aipatzea gustatuko litzaidake uztailaren amaieran tailerra ospatuko dugula zeinetara gonbidatuta egongo diren espintronikaren arloko ikertzaile lider guztiak eta silizioan oinarritutako espintronikarako ideia gehiago aurkeztuko direlakoan gaude. Nola ez, ongi etorriak izango dira bertaratu nahi duten entzule interesdun guztiak.
Garraioaren teoria zure ikerketa-ildoaren atala da. Teorikoek eremu honetan erabiltzen dituzten ikuspegiak azalduko al zenizkiguke? Zertaz ari da Monte Carlo metodo kuantikoa?
Gailu anitzetan elektroien mugimendua aztertu nahi badugu, garraioaren teoriara itzuli beharko gara, elektroien fluxua nola eratzen denaren berri izateko, laginean eremu elektronikoa aplikatzen denean. Teoriaren lehenengo aurkikuntza sakona Ludwig Boltzmann fisiko austriarrak egin zuen, 1872an. Gehienbat hasierako ideietatik abiatutako bere ikuspegi hobetua eta aldatua fidagarritasunez erabiliko da kasu klasiko ugaritan: Bolzmannen ekuazioa fisika teorikoaren baliabide baliotsuenetako bat da. Boltzmann ikuspegia egokia gertatzen da elektroien uhin erako ezaugarriak ahaztea lortzen dugunean. Gailu erdieroale guztiak, orain goi mailako gadget gailuetan funtzionatzen dutenak, Bolzmannen ekuazio konbentzionaletik abiatuta moldekatu ziren.
Elektroi multzo handien ezaugarriak Monte Carlo metodoaren bidez erabili ahal dira, sistema osoaren inguruan gauzak ondorioztatzeko ausazko gertaera ugari probatzen dituen metodoa izanik. Izena, erraz ondorioztatu ahal denez, Monakoko kasinoaren hiri ospetsutik dator, fisikoak kasinoetara joatea ohikoa ez bada ere, probabilitatearen bere kontzepzioa kontuan hartuta.
Bigarren mailako istorio modura, American Physical Society elkarteak urteko bilera antolatu zuenean gutxi gorabehera zazpi mila partaiderekin EEBBko Las Vegas jokoaren hiriburuan, apustuen mozkin minimoa ikustean, hiriak gogo eskasa erakutsi zuen berriz ere fisikoen talde handia bertan hartzeko.
Oro har, elektroiak garraiatzeko arazoaren inguruan Monte Carlo metodoan ausazko gertaera sinpleen aukerak aztertzen ditugu, esaterako sistema handiagoaren dinamika ezagutzeko ezpurutasunekin hornituriko elektroien talkak.
Baina, elementu elektronikoak miniatura bihurtzeko gurutzadaren ondorioz, sistema oso txikiak aztertzeko interesa dugu, neurri atomiko ugariren baitan aurkitzen ditugun dimentsio tipikoekin. Hemen gaude, fisika kuantikoaren munduan, zeinetan aldi berean elektroiak uhinak eta partikulak izango diren, zeinetan abiadura eta koordenadak aldi berean gauzatuko ez diren. Garraio kuantikoaren teorian aurkitzen diren teknika berriak beharrezkoak dira erregimen honetan, horregatik aplikatzen da Monte Carlo metodoa. Mekanika kuantikoan, anplitude bat esleitzen diogu probabilitatearen ordez, elektroien ibilbide bakoitzari. Amaiera egoera berdinera iristeko ibilbide ezberdinen anplitudeak batzen ditugu, eta orduan bakarrik aurkitu ahal dugu prozesuaren probabilitate osoa. Batek elektroi bakarraren balizko ibilbideak trazatzen ditu eta gero bere anplitudeak batzen ditu, elektroi bakoitzari koordenada zehatzak eta hasierako abiadurak eman beharrean.
Bi urte Euskal Herrian eman ondoren, etorri aurretik Euskal Herri eta Ikerbasquen inguruan zenuen irudia kontuan hartuta, zure nahiak bete al dira?
Hemen lana eskaini zidatenean, berehala onartu nuen, Euskal Herriko kultura-bizitza bikainean parte hartu nahi nuen, euren lanen bidez soilik ezagutzen nituen pertsona ugarirekin elkarlanean jarduteko. Nire aukera egokia izan zen, Euskal Herriaren edertasuna, bere historia bikaina, bertako abegi ona eta energia, ezer gutxi gehiago eskatu ahal da. Bilboko ibaia eta kostaldea toki apartak dira paseatzeko eta nire lana inspiratzeko edota besterik gabe nire kideekin ideia berriak partekatzeko. Mendi eta muino bitxiek ibilbideak egitera gonbidatzen dute; aldi berean Euskaldunaren alboan bizitzeak, musika klasikoa estimatzera darama.
Benetan eskertzea nahiko nuke guztien laguntza, Ikerbasque anfitrioi bikaina da. Hainbat gauza ditugu aurkitzeko emaztea eta biok, urte hauetan Euskal Herriko edertasunaren zati txiki bat besterik ez baitugu ikusi. Zientziari dagokionez, betidanik eurekin ikertzea nahi nuen pertsonak ezagutu ditut. Benetan talde ezin hobea eraikitzen ari gara.
Konpartitu:
