Che cos'è un semiconduttore magnetico?
Un semiconduttore magnetico è un tipo di sostanza che è sia semiconduttiva che ferromagnetica. I materiali semiconduttori magnetici producono forze di attrazione simili a quelle di un magnete normale. La maggior parte dei ferromagneti come il ferro sono molto elettricamente conduttivi; tuttavia, un semiconduttore magnetico non è né completamente conduttivo né puramente resistente. Questa combinazione unica di attributi conduttivi e magnetici rende il materiale utile nei nuovi tipi di computer.
Lo studio dei semiconduttori magnetici è iniziato negli anni '70 e '80. Durante questo periodo, gli scienziati hanno osservato diversi comportamenti elettrici sconosciuti nel metallo e nei semiconduttori. Le osservazioni sul fenomeno dei semiconduttori magnetici hanno portato alla teoria della "spintronica". Questo campo emergente dell'informatica consente di controllare sia la carica che la direzione di rotazione di un elettrone. Mentre un semiconduttore tradizionale, come un transistor, può controllare solo cariche elettriche, un semiconduttore magnetico fornisce una manipolazione più precisa dello stato di un elettrone.
I computer in genere utilizzano semiconduttori ed elettromagneti per funzioni separate. Per l'elaborazione e i calcoli vengono utilizzati materiali semi-conduttivi come i chip di silicio. I materiali elettromagnetici vengono spesso utilizzati per l'archiviazione dei dati, ad esempio sui dischi di un disco rigido. Tuttavia, il trasferimento dei dati dal processore a semiconduttore alla memoria magnetica non è immediato. Questo trasferimento di dati che richiede tempo è comunemente visto quando un computer viene "avviato" e viene caricato il sistema operativo.
Usando la spintronica, un semiconduttore magnetico eliminerebbe questo buffer e aumenterebbe notevolmente la velocità dei computer. Questo tipo di materiale combina le funzioni di memorizzazione magnetica e elaborazione semiconduttiva e consente di manipolare e archiviare le informazioni sullo stesso chip. Un computer a semiconduttore magnetico può essere avviato immediatamente, poiché non è necessario caricare i dati da un dispositivo di archiviazione separato.
La temperatura è una delle principali sfide nella costruzione di dispositivi a semiconduttore magnetico. I materiali in genere mostrano comportamenti sia magnetici che semi-conduttivi a temperature molto basse; questo è un problema significativo, poiché i computer devono essere in grado di funzionare a temperatura ambiente per essere pratici. Molti scienziati stanno sperimentando la combinazione di diverse sostanze, al fine di creare un materiale ferromagnetico e semiconduttivo a temperature nominali.
Questi materiali hanno altre possibili applicazioni oltre ai dispositivi informatici. I semiconduttori magnetici possono essere utili nella creazione di sensori molto precisi. Nuovi sensori potrebbero essere in grado di rilevare e memorizzare informazioni importanti su una singola unità. Lo sviluppo di questa tecnologia può essere utilizzato anche per laser potenti e precisi, che possono essere utili nel campo della medicina.