Spintrônica é um campo emergente em que o spin dos elétrons, ao invés da cobrança, é usado para processar dados. Infelizmente, o giro dura pouco tempo, tornando difícil explorar em eletrônica. Pesquisadores do Instituto de Nanociência Kavli em TU Delft, trabalhando com o instituto AMOLF da Organização Holandesa de Pesquisa Científica, descobriram agora uma maneira de converter informações de spin em um sinal de luz previsível em temperatura ambiente. A descoberta aproxima os mundos da spintrônica e da nanofotônica e pode levar ao desenvolvimento de uma forma de processamento de dados com eficiência energética. em data centers, por exemplo. Os pesquisadores prestaram contas de seus resultados em Ciência .

A pesquisa envolveu uma nanoconstrução que consiste em dois componentes:um fio de prata extremamente fino, e um material 2-D chamado dissulfeto de tungstênio. Os pesquisadores anexaram o fio de prata a uma fatia de dissulfeto de tungstênio medindo apenas quatro átomos de espessura. Usando luz polarizada circularmente, eles criaram o que é conhecido como 'excitons' com uma direção de rotação específica. A direção dessa rotação pode ser inicializada usando a direção de rotação da luz laser.

Estado original

Excitons são na verdade elétrons que saltaram para fora de sua órbita. Com esta técnica, o feixe de laser garante que os elétrons sejam lançados em uma órbita mais ampla em torno de um orifício carregado positivamente, da mesma forma que um átomo de hidrogênio. Os excitons assim criados desejam retornar ao seu estado original. Em seu retorno à órbita menor, eles emitem energia na forma de luz. Esta luz contém as informações de rotação, mas é emitido em todas as direções.

Para usar as informações de rotação, os pesquisadores de Delft voltaram a uma descoberta anterior. Eles mostraram que quando a luz se move ao longo de um nanofio, é acompanhado por um campo eletromagnético giratório muito próximo ao fio:ele gira no sentido horário em um lado do fio, e anti-horário do outro lado. Quando a luz se move na direção oposta, as direções de rotação mudam, também. Portanto, a direção de rotação local do campo eletromagnético é travada um a um na direção em que a luz viaja ao longo do fio. "Usamos esse fenômeno como um tipo de combinação de fechadura, "explica Kuipers." Um exciton com uma direção de rotação particular só pode emitir luz ao longo do fio se as duas direções de rotação corresponderem. "

Chaves optoeletrônicas

Um link direto é criado entre as informações de spin e a direção de propagação da luz ao longo do nanofio. Funciona quase perfeitamente:a informação de spin é 'lançada' na direção certa ao longo do thread em 90 por cento dos casos. Desta maneira, informações frágeis de spin podem ser cuidadosamente convertidas em um sinal de luz e transportadas por distâncias muito maiores. Graças a esta técnica, que funciona à temperatura ambiente, você pode facilmente criar novos circuitos optoeletrônicos. Kuipers:"Você não precisa de um fluxo de elétrons, e nenhum calor é liberado. Isso o torna uma forma de transferência de informações de muito baixo consumo de energia. "

A descoberta abre caminho para combinar os mundos da spintrônica e da nanofotônica. Kuipers:"Esta combinação pode muito bem resultar em estratégias verdes de processamento de informações em nanoescala."

Em um estudo separado publicado na mesma edição da Ciência hoje, outros pesquisadores do instituto de nanociência Kavli em TU Delft também encontraram uma maneira de transferir informações de spin para fótons.