Um pesquisador da Universidade de Wyoming e sua equipe mostraram que o efeito spin Seebeck (SSE) pode ser usado para detectar luz em uma ampla faixa óptica - ultravioleta, visível a infravermelho próximo. Este trabalho tem implicações futuras em novas tecnologias baseadas em corrente de spin.

O SSE é uma das três maneiras conhecidas de gerar corrente de spin, ou um movimento líquido de momentos de partículas magnéticas. O SSE ocorre quando um gradiente térmico é criado em um material e, dependendo de como é medido, resulta em um potencial elétrico. Contudo, ao contrário de seu analógico elétrico, o SSE foi gerado não apenas em metais ferromagnéticos, como cobalto, ferro e níquel - e semicondutores, mas também em isoladores magnéticos, tornando-o amplamente aplicável.

"O trabalho que acabamos de publicar examinou a possibilidade de usar o efeito spin Seebeck para detecção de luz, "diz William Rice, um professor assistente no Departamento de Física e Astronomia da UW. Uma vez que o efeito de rotação Seebeck é baseado na criação de uma diferença de temperatura, estamos explorando essa propriedade para produzir um dispositivo que detecta luz através de uma rota não convencional - geração e detecção de corrente de giro, em vez de geração e detecção de portadores elétricos. "

Rice foi o autor correspondente de um artigo, intitulado "Detecção óptica de banda larga usando o efeito Spin Seebeck", que foi publicado em 24 de setembro em Revisão Física Aplicada , um periódico que publica artigos de alta qualidade que preenchem a lacuna entre a engenharia e a física, e entre tecnologias atuais e futuras. Revisão Física Aplicada publica artigos das comunidades de engenharia e física, na academia e na indústria.

Subash Kattel, um assistente de pesquisa de pós-graduação da UW, foi o autor principal do artigo. Kattel receberá seu Ph.D. na física da matéria condensada na próxima primavera, e obteve seu mestrado em física pela UW em 2016. Joseph Murphy, um ex-associado de pesquisa de pós-doutorado UW em física e astronomia, foi o segundo autor do artigo. Rice diz que o estudo foi realizado ao longo de dois anos.

Gire a geração atual, detecção, transporte e manipulação são componentes-chave de uma nova geração de dispositivos baseados em spin que possuem características elétricas e de spin. Ao contrário dos dispositivos totalmente elétricos tradicionais, essas arquiteturas usam um fluxo de spins, ou densidade de corrente de spin, para transmitir informações e / ou energia no lugar da carga da portadora.

"Não existem dispositivos puramente baseados em spin que usamos atualmente em nossas vidas diárias. No entanto, dispositivos de rotação híbridos abundam, "Diz Rice." Isso inclui discos rígidos, polarizadores ópticos selecionáveis, memória magnética de acesso aleatório e certos tipos de transistores. "

As correntes puras de spin são o análogo magnético das correntes elétricas. O giro orientado pode se mover em uma direção em um sólido, assim como as cargas podem, Rice diz. O spin orientado é o componente magnético das partículas fundamentais, como elétrons e prótons. Cargas são o componente elétrico das partículas fundamentais, ele adiciona.

Contudo, ao contrário da corrente elétrica, que interage com o sólido hospedeiro e, portanto, perde energia com o aquecimento dessa rede - as correntes de spin têm pouca ou nenhuma interação com o ambiente. Rice diz que sua equipe espera que as correntes de spin possam ser uma excelente maneira de transmitir energia e informações sem perdas significativas.

"À medida que aprendemos mais sobre como criar e detectar correntes de spin, novas tecnologias certamente surgirão, "ele diz." Esta prova de conceito prepara o terreno para tentar diferentes geometrias e materiais de dispositivos para aumentar a sensibilidade geral do dispositivo. Tornar nossos dispositivos mais sensíveis à luz é fundamental para que eles se tornem competitivos com os detectores de última geração.

"Mais amplamente, a geração, detecção e manipulação de correntes de spin ainda estão em sua infância, então é desafiador dizer o quê, se alguma coisa, eles podem ser usados ​​para fins tecnológicos, "ele continua." No entanto, esforços significativos de pesquisa em andamento por pesquisadores acadêmicos e empresas estão focados em expandir os limites dessa tecnologia para ver se novas aplicações e comportamentos exclusivos emergem. "