Spintrônica é uma área emergente de pesquisa que visa desenvolver dispositivos que transmitem, processar e armazenar informações aproveitando o momento angular intrínseco dos elétrons, conhecido como spin. Um dos principais objetivos dos estudos de spintrônica é identificar estratégias de uso de isoladores magnéticos para o transporte de sinais em longas distâncias.

Os isoladores magnéticos são uma classe de materiais amplamente utilizada em todo o mundo, principalmente devido à sua capacidade de conduzir cargas elétricas. Assim como os metais conduzem cargas elétricas, isoladores magnéticos podem conduzir giros. Apesar disso, como os spins raramente são conservados em materiais e tendem a desaparecer em longas distâncias, até aqui, o uso de isoladores magnéticos para obter transporte de longo alcance tem se mostrado altamente desafiador.

Pesquisadores demonstraram recentemente o transporte de longo alcance de ouriços magnéticos, Estruturas de spin topológicas 3-D que são frequentemente observadas em ímãs comuns. Trabalho deles, descrito em um artigo publicado em Cartas de revisão física , pode ter implicações importantes para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos.

"Nossa ideia é recorrer a texturas de spin topológicas em vez de spins próprios para fins de transporte de longo alcance, "Shu Zhang, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "O ouriço magnético é um tipo de textura de spin protegida topologicamente que sai genericamente em ímãs tridimensionais. Nosso trabalho mostra que a corrente do ouriço é uma quantidade bem conservada e pode ser explorada para alcançar o transporte de longo alcance em isoladores magnéticos."

O estudo recente de Zhang e seus colegas é baseado em uma construção teórica conhecida como lei de conservação topológica, o que permitiu aos pesquisadores alavancar a ideia da hidrodinâmica de texturas de spin topológicas. Essa ideia já foi explorada em uma série de estudos liderados pelo físico Yaroslav Tserkovnyak.

"A principal abordagem teórica que aplicamos em nosso estudo é a teoria de campo clássica, "Zhang explicou." Descrevemos a distribuição espaço-temporal dos spins como um campo vetorial contínuo, sobre o qual as texturas topológicas e suas correntes podem ser definidas e estudadas. Descobrimos que a descrição matemática das correntes do ouriço na verdade tem uma analogia com a teoria de campo mais famosa, o do eletromagnetismo. "

Quando eles começaram a investigar o transporte de longo alcance, Zhang e seus colegas consideraram especificamente uma configuração "típica" experimentalmente viável, em que a corrente de um ouriço é injetada e detectada usando contatos de metal presos às duas extremidades de um ímã. Em seu jornal, eles propõem que, neste cenário, um ímã pode ser visto como um condutor que transporta a corrente de texturas de spin topológicas com uma condutância finita. Essa ideia, em última análise, destaca o potencial do uso de isoladores magnéticos para obter transporte em longas distâncias.

"Acho que é muito emocionante imaginar a possibilidade de isoladores magnéticos regulares podem ser usados ​​para transporte de longo alcance, "Zhang disse." Isso tornará possível a realização de vários circuitos de rotação com alta eficiência energética devido à ausência de aquecimento Joule. "

No futuro, o estudo pode inspirar outras equipes de pesquisa a investigar mais a dinâmica de transporte de texturas de spin topológicas, particularmente aqueles de ouriços magnéticos, que estão amplamente disponíveis. O desenvolvimento de estratégias eficazes para controlar essas dinâmicas acabaria por abrir novas possibilidades para permitir a transmissão de informações de longa distância em dispositivos spintrônicos usando materiais magnéticos 3-D.

"Esperamos ver nossas ideias testadas em experimentos em breve, "Zhang disse." Nosso trabalho atual é baseado em considerações clássicas ou semiclássicas de spins. No futuro, seria interessante ver como as texturas de spin topológicas poderiam contribuir para o transporte em ímãs quânticos. "

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