À medida que nossos dispositivos se tornam menores, mais rápidos, mais eficientes em termos de energia e capazes de armazenar grandes quantidades de dados, a spintrônica pode continuar essa trajetória. Enquanto a eletrônica é baseada no fluxo de elétrons, a spintrônica é baseada no spin dos elétrons.
Um elétron tem um grau de liberdade de spin, o que significa que ele não apenas mantém uma carga, mas também age como um pequeno ímã. Na spintrônica, uma tarefa chave é usar um campo elétrico para controlar o spin do elétron e girar o pólo norte do ímã em qualquer direção.

O transistor de efeito de campo spintrônico aproveita o chamado efeito de acoplamento spin-órbita de Rashba ou Dresselhaus, o que sugere que se pode controlar o spin do elétron pelo campo elétrico. Embora o método seja promissor para computação eficiente e de alta velocidade, certos desafios devem ser superados antes que a tecnologia atinja seu verdadeiro potencial, em miniatura, mas poderoso e ecologicamente correto.

Durante décadas, os cientistas tentaram usar campos elétricos para controlar o spin à temperatura ambiente, mas conseguir um controle efetivo tem sido difícil. Em pesquisa publicada recentemente na Nature Photonics , uma equipe de pesquisa liderada por Jian Shi e Ravishankar Sundararaman, do Rensselaer Polytechnic Institute, e Yuan Ping, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, deu um passo à frente na solução do dilema.

"Você quer que o campo magnético de Rashba ou Dresselhaus seja grande para fazer o elétron girar rapidamente", disse o Dr. Shi, professor associado de ciência e engenharia de materiais. "Se for fraco, o spin do elétron sofre uma precessão lenta e levaria muito tempo para ligar ou desligar o transistor de spin. No entanto, muitas vezes um campo magnético interno maior, se não bem organizado, leva a um controle ruim do spin do elétron."

A equipe demonstrou que um cristal de perovskita ferroelétrico de van der Waals com simetria de cristal única e forte acoplamento spin-órbita era um material modelo promissor para entender a física de rotação de Rashba-Dresselhaus à temperatura ambiente. Suas propriedades optoeletrônicas de temperatura ambiente não voláteis e reconfiguráveis ​​relacionadas ao spin podem inspirar o desenvolvimento de importantes princípios de design para permitir um transistor de efeito de campo de spin à temperatura ambiente.

As simulações revelaram que este material era particularmente excitante, de acordo com o Dr. Sundararaman, professor associado de ciência e engenharia de materiais. “O campo magnético interno é simultaneamente grande e perfeitamente distribuído em uma única direção, o que permite que os spins girem de forma previsível e em perfeita harmonia”, disse ele. "Este é um requisito fundamental para usar spins para transmitir informações de forma confiável."

"É um passo à frente em direção à realização prática de um transistor spintrônico", disse o Dr. Shi. + Explorar mais

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