O fluxo de carga elétrica está no coração dos circuitos eletrônicos. Contudo, elétrons também têm spin, e os fluxos de spin do elétron desempenham um papel vital nos circuitos spintrônicos. Isso pode ser essencial para nossas futuras tecnologias de computação. Um problema atual com materiais spintrônicos tradicionais, como materiais magnéticos, é que eles são suscetíveis a campos eletromagnéticos, o que poderia interromper os fluxos de rotação. Portanto, materiais não magnéticos que são resistentes a esses campos são uma alternativa atraente. Rembert Duine, da Universidade de Tecnologia de Eindhoven e da Universidade de Utrecht, juntamente com Andreas Rückriegel da Universidade de Utrecht, desenvolveram uma nova teoria para estudar o transporte de spin em materiais não magnéticos. Esta teoria pode ajudar no projeto e desenvolvimento de novos materiais para futuras aplicações spintrônicas.

Desde a década de 1990, A spintrônica está na vanguarda do desenvolvimento de tecnologias que vão de discos rígidos a smartphones. Os circuitos eletrônicos usam a carga do elétron para processar informações onde a carga pode representar um e a ausência de carga representa um zero. Os circuitos spintrônicos usam o spin do elétron para transportar informações e o spin pode ser "para cima" ou "para baixo". Na spintrônica, esses dois estados de spin representam uns e zeros. Esses spins geram campos magnéticos minúsculos e, quando expostos a um campo magnético, os giros podem ser forçados a se alinhar em uma direção. O alinhamento desses spins no material é auxiliado por ondas de spin, também conhecido como magnons.

Tipicamente, Os circuitos spintrônicos são baseados em isoladores magnéticos que não conduzem carga elétrica, mas podem transportar spin. Contudo, os campos eletromagnéticos podem interromper a orientação do spin e levar a instabilidades. Por outro lado, materiais não magnéticos não são afetados por campos eletromagnéticos, o que significa que eles podem transferir informações de spin de maneira confiável. Em vez de magnons, informações de spin podem ser transmitidas em materiais não magnéticos usando fônons, que são quasipartículas envolvidas na transmissão de ondas vibracionais através dos materiais. Rembert Duine, professor do Departamento de Física Aplicada (TU / e) e da Universidade de Utrecht, junto com Andreas Rückriegel da Universidade de Utrecht desenvolveram uma nova teoria para estudar a propagação do spin via fônons através de materiais não magnéticos.

Detalhes do modelo

Em seu novo modelo, Duine e Rückriegel ensanduicham um material não magnético entre dois materiais magnéticos. Uma corrente de spin carregada por magnons é gerada em material magnético à esquerda do material não magnético. Quando a corrente de spin atinge a interface, ele interage com os spins no material não magnético, levando a uma corrente de spin regulada pelo fônon através do material não magnético. Quando a corrente de fônon atinge o segundo material não magnético / interface magnética, a corrente de spin do fônon instiga uma corrente magnética no material magnético à direita.

"O modelo mostra que as interações entre spins nos isoladores magnéticos e fônons no material não magnético facilitam uma corrente de spin entre os ímãs que se move através do isolador não magnético que separa os ímãs", diz Duine. Mais importante, a corrente de spin de fônon resultante permite a transferência de spin de um ímã para o outro em distâncias na escala milimétrica. "Nosso modelo é apenas a primeira etapa. Isso precisa ser verificado experimentalmente, mas isso pode ter implicações práticas para dispositivos spintrônicos eletricamente acionados no futuro ", adiciona Duine.

Este trabalho está publicado em Cartas de revisão física ( PRL ) e apresentado em "Física" - o online, revista gratuita da American Physical Society.