Cientistas da Universidade de Tsukuba e um cientista do Instituto de Física de Alta Pressão detectaram e mapearam os spins eletrônicos que se moviam em um transistor funcional feito de dissulfeto de molibdênio. Essa pesquisa pode levar a computadores muito mais rápidos que aproveitam o magnetismo natural dos elétrons, em oposição a apenas sua carga.

Spintrônica é uma nova área da física da matéria condensada que tenta usar o momento magnético intrínseco dos elétrons, chamado 'spins, 'para realizar cálculos. Isso seria um grande avanço sobre todos os eletrônicos existentes que dependem exclusivamente da carga do elétron. Contudo, é difícil detectar esses giros, e há muitas incógnitas a respeito de materiais que podem suportar o transporte de elétrons com polarização de spin.

Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Divisão de Ciência de Materiais da Universidade de Tsukuba usou com sucesso a ressonância de spin de elétrons (ESR) para monitorar o número e a localização de spins desemparelhados que percorrem um transistor de dissulfeto de molibdênio. O ESR usa o mesmo princípio físico das máquinas de ressonância magnética que criam imagens médicas. Os spins estão sujeitos a um campo magnético muito forte, o que cria uma diferença de energia entre os elétrons com spins alinhados e anti-alinhados com o campo. A absorbância dos fótons que correspondem a esse gap de energia pode ser medida para determinar a presença de spins de elétrons desemparelhados.

O experimento exigia que a amostra fosse resfriada a apenas quatro graus acima do zero absoluto, e o transistor deve estar em operação enquanto os spins estão sendo medidos. "Os sinais ESR foram medidos simultaneamente com as correntes de dreno e porta, "o autor correspondente, o professor Kazuhiro Marumoto, diz." Cálculos teóricos identificaram ainda mais as origens dos spins, "O co-autor do professor Małgorzata Wierzbowska diz. Dissulfeto de molibdênio foi usado porque seus átomos formam naturalmente uma estrutura bidimensional quase plana. Os átomos de molibdênio formam um plano com uma camada de íons sulfeto acima e abaixo.

A equipe descobriu que carregar o sistema com os elétrons adicionais em um processo chamado doping do tipo n foi importante para criar os spins. "Em contraste com o trabalho anterior em outros materiais 2D, o doping do tipo n nos permitiu obter um melhor controle dos spins eletrônicos, "Os professores Marumoto e Wierzbowska explicam. Os cientistas acreditam que o dissulfeto de molibdênio será um teste importante para dispositivos spintrônicos à medida que a tecnologia avança em direção a produtos de consumo futuros.