Correntes elétricas impulsionam todos os nossos dispositivos eletrônicos. O campo emergente da spintrônica busca substituir as correntes elétricas pelas conhecidas como correntes de spin. Pesquisadores da Universidade de Tóquio fizeram uma descoberta nesta área. A descoberta do efeito Hall magnético de spin pode levar a baixa potência, dispositivos de alta velocidade e alta capacidade. Eles criaram dispositivos de amostra que podem pesquisar mais em aplicações potenciais.

"A eletricidade iluminou o mundo e os eletrônicos a conectaram, "diz a professora Yoshichika Otani, do Instituto de Física do Estado Sólido." A spintrônica será o próximo passo nessa procissão e só podemos imaginar os avanços que ela pode trazer. "

Então, o que é spintrônica e por que devemos ficar animados?

"Em essência, a spintrônica é usada para transferir informações, algo para o qual sempre usamos correntes elétricas, "continua Otani, "mas a spintrônica oferece uma ampla gama de vantagens, alguns dos quais estamos apenas começando a entender. "

Atualmente, a eficiência energética de dispositivos elétricos e eletrônicos é um fator limitante no desenvolvimento tecnológico. O problema está na natureza das correntes elétricas, o fluxo de carga na forma de elétrons. Conforme os elétrons atravessam um circuito, eles perdem alguma energia como calor residual. A Spintrônica melhora a situação - em vez de movimento, ela explora outra propriedade dos elétrons para transferir informações, seu momento angular ou "spin".

"Em correntes de spin, os elétrons ainda se movem, mas muito menos do que em uma corrente de carga, "explica Otani." É o movimento dos elétrons que normalmente leva à resistência e perda de calor. À medida que reduzimos a necessidade de tanto movimento de elétrons, melhoramos drasticamente a eficiência. "

Para demonstrar esse fenômeno, os pesquisadores criaram um novo tipo de material chamado 'antiferroímã não colinear' - Mn3Sn, que é um tipo especial de ímã. Em ímãs do dia-a-dia - ou ferromagnetos - como você pode encontrar em portas de refrigeradores, os spins dos elétrons internos se alinham em paralelo, o que impregna o material com seu efeito magnético. Nesse antiferroímã, os spins dos elétrons se alinham em arranjos triangulares, de modo que nenhuma direção prevalece e o efeito magnético é efetivamente suprimido.

Quando uma pequena corrente elétrica é alimentada em Mn3Sn e um campo magnético é aplicado a ela da maneira certa, os elétrons se organizam de acordo com seu spin e fluxos de corrente elétrica. Este é o efeito Hall magnético do spin, e o processo pode ser revertido com o efeito Hall magnético de spin inverso para obter uma corrente elétrica de uma corrente de spin.

Em Mn3Sn, os spins tendem a se acumular na superfície do material, portanto, é cortado em camadas finas para maximizar sua área de superfície e, portanto, a capacidade de corrente de spin que uma amostra carrega. Os pesquisadores já incorporaram este material em um dispositivo funcional para servir como uma base de teste para possíveis aplicações e estão entusiasmados com as perspectivas.

“A eficiência energética em sistemas elétricos é suficiente para despertar o interesse de alguns, mas o uso de antiferromagnetos para gerar correntes de spin também pode melhorar outros aspectos da tecnologia, "diz Otani." Antiferromagnetos miniaturizados mais facilmente, operam em frequências mais altas e empacotam com mais densidade do que os ferromagnetos. "

Mas como essas ideias se traduzem em aplicativos?

"A miniaturização significa que dispositivos spintrônicos podem ser transformados em microchips, "continua Otani." Altas frequências significam que os chips spintrônicos podem superar os eletrônicos em velocidade de operação, e maior densidade leva a maior capacidade de memória. Além disso, a baixa dissipação em correntes de spin em temperatura ambiente melhora ainda mais a eficiência energética. "

Dispositivos baseados no tradicional efeito Hall de spin já existem na pesquisa de spintrônica, mas o efeito Hall de spin magnético e os novos materiais usados ​​podem melhorar imensamente todos os tipos de tecnologia.

"Ainda há muito trabalho a ser feito, incluindo a exploração dos princípios subjacentes ao fenômeno que investigamos, "conclui Otani." Impulsionado por mistérios de materiais exóticos, Estou emocionado por fazer parte desta revolução tecnológica. "