Dispositivos eletrônicos como computadores geram calor que geralmente vai para o lixo. Os físicos da Universidade de Bielefeld descobriram uma maneira de usar essa energia:eles aplicam o calor para gerar sinais magnéticos conhecidos como 'correntes de spin. " esses sinais podem substituir parte da corrente elétrica em componentes eletrônicos. Em um novo estudo, os físicos testaram quais materiais podem gerar essa corrente de spin de forma mais eficaz a partir do calor. A pesquisa foi realizada em cooperação com colegas da Universidade de Greifswald, Universidade Gießen, e o Instituto Leibniz para Pesquisa de Estado Sólido e Materiais em Dresden. Suas descobertas estão sendo publicadas hoje (20.11.2017) no periódico de pesquisa Nature Communications .

Os físicos de Bielefeld estão trabalhando nos princípios básicos para tornar o processamento de dados mais eficaz e eficiente em termos de energia no jovem campo da "caloritrônica de spin". Eles são chefiados pelo Professor Dr. Günter Reiss. Seu novo estudo determina a força da corrente de spin para várias combinações de filmes finos.

Uma corrente de spin é produzida por diferenças de temperatura entre as duas extremidades de um componente eletrônico. Esses componentes são extremamente pequenos e têm apenas um milionésimo de milímetro de espessura. Por serem compostos de materiais magnéticos, como o ferro, cobalto, ou níquel, eles são chamados de nanoestruturas magnéticas.

Os físicos pegam dois desses nanofilmes e colocam entre eles uma camada de óxido de metal com apenas alguns átomos de espessura. Eles aquecem um dos filmes externos - por exemplo, com um nanofio quente ou um laser focalizado. Elétrons com uma orientação de spin específica então passam através do óxido de metal. Isso produz a corrente de spin. Um spin pode ser concebido como elétrons girando em seus próprios eixos - no sentido horário ou anti-horário.

Em seu novo estudo, O Dr. Alexander Böhnke e o Dr. Torsten Hübner junto com seus colegas Dr. Timo Kuschel e Privatdozent Dr. Andy Thomas testaram diferentes combinações de filmes ultrafinos. Cada vez, eles aqueciam um dos filmes externos da mesma maneira. "Dependendo do material que usamos, a força da corrente de spin variou acentuadamente, "diz Böhnke." Isso se deve à estrutura eletrônica dos materiais que usamos. "Com base em suposições teóricas, os pesquisadores conseguiram encontrar materiais adequados com a estrutura eletrônica apropriada. A força medida da corrente de spin foi até dez vezes maior do que a obtida com materiais usados ​​anteriormente. De acordo com os pesquisadores, nanoestruturas magnéticas com combinações especiais feitas de cobalto, ferro, silício, e o alumínio foram particularmente produtivos.

Os experimentos conduzidos pelos físicos de Bielefeld foram o produto de uma estreita cooperação com a equipe chefiada pelo Professor Dr. Markus Münzenberg da Ernst Moritz Arndt University em Greifswald e o Professor Dr. Christian Heiliger da Justus Liebig University em Gießen. O Dr. Andy Thomas começou sua pesquisa sobre este tópico na Universidade de Bielefeld e agora está continuando no Instituto Leibniz para Pesquisa de Estado Sólido e Materiais em Dresden.

O estudo é um dos projetos do Programa Prioritário "Spin Caloric Transport '(SpinCaT) da Fundação Alemã de Pesquisa (DFG). O grupo de pesquisa" Filmes Finos e Física de Nanoestruturas "participou de quatro dos projetos do programa encerrado junho deste ano.