Uma abordagem engenhosa para o desenvolvimento de dispositivos de memória de baixa potência, alta velocidade e alta densidade é baseada na spintrônica, uma fronteira emergente em tecnologia que aproveita um grau de liberdade de elétrons conhecido como spin. Simplificando, os elétrons, juntamente com sua carga negativa, possuem um spin cuja orientação pode ser controlada usando campos magnéticos. Isso é particularmente relevante para isolantes magnéticos, nos quais os elétrons não podem se mover, mas o spin permanece controlável. Nesses materiais, as excitações magnéticas podem dar origem a uma corrente de spin, que forma a base da spintrônica.
Os cientistas têm procurado métodos eficientes para gerar a corrente de spin. O efeito fotogalvânico, fenômeno caracterizado pela geração de corrente contínua a partir da iluminação da luz, é particularmente útil nesse sentido. Estudos descobriram que uma corrente de spin fotogalvânica pode ser gerada de forma semelhante usando os campos magnéticos em ondas eletromagnéticas. No entanto, atualmente não temos materiais candidatos e uma formulação matemática geral para explorar esse fenômeno.

Agora, o professor associado Hiroaki Ishizuka do Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), junto com seu colega, abordou essas questões. Em seu recente estudo publicado em Physical Review Letters , eles apresentaram uma fórmula geral que pode ser usada para calcular a corrente de spin fotogalvânica induzida por excitações magnéticas oscilantes transversais. Eles então usaram essa fórmula para entender como as correntes de spin fotogalvânicas surgem em compostos de trihaleto de cromo (Cr) de bicamada, ou seja, triiodeto de cromo (CrI₃ ) e tribrometo de cromo (CrBr₃ ).

"Ao contrário de estudos anteriores que consideravam campos magnéticos oscilantes longitudinais para gerar correntes de spin, nosso estudo se concentra em campos magnéticos oscilantes transversais. à corrente de spin", elabora o Dr. Ishizuka.

Usando sua fórmula, a dupla descobriu que tanto CrI₃ e CrBr₃ mostrou uma grande corrente de spin fotogalvânica para excitações magnéticas correspondentes a ondas eletromagnéticas em frequências gigahertz e terahertz. No entanto, a corrente só apareceu quando os spins apresentaram ordenamento antiferromagnético, significando que os spins sucessivos eram antiparalelos, ao contrário do ordenamento ferromagnético (onde os spins sucessivos são paralelos).

Além disso, a direção da corrente de spin era governada pela orientação do ordenamento antiferromagnético (se os spins da primeira e da segunda camadas estavam dispostos de cima para baixo ou de baixo para cima). Além disso, eles apontaram que, ao contrário de descobertas anteriores que atribuíam a corrente de spin apenas ao processo de dois magnon, sua fórmula mostrou que uma grande resposta era, em geral, possível com o processo de magnon único.

Esses resultados sugerem que CrI de camada dupla₃ e CrBr₃ são fortes candidatos para investigar o mecanismo associado à geração de corrente de spin fotogalvânica.

"Nosso estudo não apenas prevê contribuições imprevistas para a corrente de spin, mas também fornece uma diretriz para o projeto de novos materiais impulsionados pelo efeito fotogalvânico de excitações magnéticas", diz o Dr. Ishizuka. + Explorar mais

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