p Capacitores, componentes eletrônicos que armazenam e liberam rapidamente uma carga, desempenham um papel importante em muitos tipos de circuitos elétricos. Eles desempenharão um papel igualmente importante em dispositivos spintrônicos de próxima geração, que tiram vantagem não apenas da carga do elétron, mas também do spin - o minúsculo momento magnético de cada elétron. p Dois anos atrás, uma equipe internacional de pesquisadores mostrou que, ao manipular o spin do elétron em uma junção de tunelamento magnético quântico - um sanduíche em nanoescala feito de dois eletrodos de metal com um isolador no meio - eles poderiam induzir um grande aumento na capacitância da junção.

p Agora, essa mesma equipe de pesquisa inverteu o roteiro do fenômeno, conhecido como magnetocapacitância. Em artigo publicado na revista Relatórios Científicos , eles mostram que, ao usar diferentes materiais para construir uma junção de tunelamento quântico, eles foram capazes de alterar a capacitância manipulando spins no caminho oposto da magnetocapacitância "normal". Este efeito inverso, os pesquisadores dizem, adiciona mais um fenômeno potencialmente útil ao kit de ferramentas spintrônica.

p "Isso nos dá mais espaço de parâmetros para projetar dispositivos, "disse Gang Xiao, presidente do departamento de física da Brown e um dos co-autores do artigo. "Às vezes, a capacitância normal pode ser melhor; às vezes, o inverso pode ser melhor, dependendo da aplicação. Isso nos dá um pouco mais de flexibilidade. "

p Os magnetocapacitores podem ser especialmente úteis, Xiao diz, na fabricação de sensores magnéticos para uma variedade de dispositivos spintrônicos diferentes, incluindo discos rígidos de computador e chips de memória de acesso aleatório de última geração.

p A pesquisa foi uma colaboração entre o laboratório de Xiao em Brown, o laboratório de Hideo Kaiju e Taro Nagahama na Universidade de Hokkaido do Japão e o laboratório de Osamu Kitakami na Universidade de Tohoku.

p Xiao tem investigado junções de tunelamento magnético por vários anos. As minúsculas junções podem funcionar da mesma maneira que os capacitores em circuitos padrão. O isolador entre os dois eletrodos condutores retarda o fluxo livre de corrente através da junção, criando resistência e outro fenômeno, capacitância.

p Mas o que torna as junções de tunelamento especialmente interessantes é que a quantidade de capacitância pode ser alterada dinamicamente pela manipulação dos spins dos elétrons dentro dos dois eletrodos de metal. Os eletrodos são magnéticos, o que significa que os elétrons que giram dentro de cada eletrodo são apontados em uma direção específica. A direção de rotação relativa entre dois eletrodos determina quanta capacitância está presente na junção.

p Em seu trabalho inicial sobre este fenômeno, Xiao e a equipe de pesquisa mostraram o quão grande pode ser a mudança na capacitância. Usando eletrodos feitos de ferro-cobalto-boro, eles mostraram que invertendo os spins do antiparalelo para o paralelo, eles poderiam aumentar a capacitância em experimentos em 150 por cento. Com base nesses resultados, a equipe desenvolveu uma teoria prevendo que, sob condições ideais, a mudança na capacitância pode realmente ir tão alta quanto 1, 000 por cento.

p A teoria também sugeriu que o uso de eletrodos feitos de diferentes tipos de metais criaria um efeito inverso de magnetocapacitância, aquele em que os spins antiparalelos criam mais capacitância do que os spins paralelos. Isso é exatamente o que eles mostraram neste último estudo.

p "Usamos ferro para um eletrodo e óxido de ferro para o outro, "Xiao disse." As propriedades elétricas dos dois são imagens espelhadas uma da outra, razão pela qual observamos este efeito inverso da magnetocapacitância. "

p Xiao diz que as descobertas não sugerem apenas um espaço de parâmetro maior para o uso de magnetocapacitância em dispositivos spintrônicos, eles também fornecem verificação importante para a teoria que os cientistas usam para explicar o fenômeno.

p "Agora vemos que as teorias se encaixam bem com o experimento, para que possamos ter certeza de usar nossos modelos teóricos para maximizar esses efeitos, o efeito 'normal' ou o efeito inverso que demonstramos aqui, "Xiao disse.