p Pela primeira vez, físicos demonstraram que a informação pode fluir por um fio diamantado. No experimento, os elétrons não fluíam através do diamante como na eletrônica tradicional; em vez, eles permaneceram no lugar e passaram ao longo do fio um efeito magnético chamado "spin" um para o outro - como uma fileira de espectadores fazendo "a onda". p Spin poderia um dia ser usado para transmitir dados em circuitos de computador - e este novo experimento, feito na The Ohio State University, revelou que o diamante transmite o spin melhor do que a maioria dos metais nos quais os pesquisadores já observaram o efeito.

p Pesquisadores em todo o mundo estão trabalhando para desenvolver a chamada "spintrônica, "o que poderia tornar os computadores simultaneamente mais rápidos e poderosos.

p Diamond tem muito a seu favor quando se trata de spintrônica, disse o investigador principal Chris Hammel, Ohio Eminent Scholar em Física Experimental no Estado de Ohio. É difícil, transparente, eletricamente isolante, impermeável à contaminação ambiental, resistente a ácidos, e não retém o calor como os semicondutores.

p "Basicamente, é inerte. Você não pode fazer nada contra isso. Para um cientista, diamantes são chatos, a menos que você esteja ficando noivo, "Hammel disse." Mas é interessante pensar sobre como o diamante funcionaria em um computador. "

p O preço do fio de diamante não atingiu as proporções do anel de noivado, Hammel confirmou. Custou meros US $ 100, uma vez que era feito de sintético, ao invés de natural, diamante.

p As descobertas aqui representam o primeiro passo muito pequeno ao longo de uma estrada muito longa que poderia um dia levar aos transistores de diamante.

p Mas além disso, esta descoberta pode mudar a forma como os pesquisadores estudam o spin, Hammel disse.

p A descoberta aparece na edição de 23 de março da revista. Nature Nanotechnology .

p Os elétrons atingem diferentes estados de spin de acordo com a direção em que estão girando - para cima ou para baixo. A equipe de Hammel colocou um minúsculo fio de diamante em um microscópio de força de ressonância magnética e detectou que os estados de spin dentro do fio variavam de acordo com um padrão.

p "Se este fio fosse parte de um computador, ele iria transferir informações. Não há dúvida de que você seria capaz de dizer na outra extremidade do fio qual era o estado de spin da partícula original no início, " ele disse.

p Normalmente, diamante não conseguia girar de jeito nenhum, porque seus átomos de carbono estão presos juntos, com cada elétron firmemente ligado a um elétron vizinho. Os pesquisadores tiveram que semear o fio com átomos de nitrogênio para que houvesse elétrons desemparelhados que pudessem girar. O fio continha apenas um átomo de nitrogênio para cada três milhões de átomos de diamante, mas isso foi o suficiente para permitir que o fio girasse.

p O experimento funcionou porque os físicos do estado de Ohio foram capazes de observar o spin do elétron em uma escala menor do que nunca. Eles focaram o campo magnético em seu microscópio em porções individuais do fio, e descobriram que podiam detectar quando o giro passava por essas partes.

p O fio mede apenas quatro micrômetros de comprimento e 200 nanômetros de largura. Para ver por dentro, eles ajustam a bobina magnética no microscópio para ligar e desligar em pequenas frações de segundo, a geração de pulsos que criaram instantâneos de 15 nanômetros (cerca de 50 átomos) do comportamento do elétron. Eles sabiam que a rotação estava fluindo através do diamante quando um ímã em um delicado cantiléver movia quantidades mínimas conforme era alternativamente atraído ou repelido pelos átomos no fio, dependendo de seus estados de spin.

p Ainda mais surpreendente foi que os estados de rotação duraram duas vezes mais perto do final do fio do que no meio. Com base em experimentos comuns, os físicos esperariam que os estados de spin durassem o mesmo período de tempo, independentemente de onde a medição foi feita. Nesse caso, estados de rotação dentro do fio duraram cerca de 15 milissegundos, e perto do final eles duraram 30 milissegundos.

p A equipe de Hammel suspeita que foi capaz de testemunhar esse novo efeito, em parte por causa de quão perto eles foram capazes de aumentar o zoom no fio. Enquanto eles focavam sua pequena janela de observação na ponta do fio, eles testemunharam o giro fluindo na única direção em que poderia fluir:para dentro do fio. Quando eles fizeram uma panorâmica ao longo do fio para observar o meio, a "janela" esvaziou o giro duas vezes mais rápido, porque os estados de spin podem fluir em ambas as direções - para dentro e para fora do fio.

p "É um efeito dramaticamente enorme que não estávamos prevendo, "Hammel disse.

p A descoberta desafia a forma como os pesquisadores estudaram o spin nos últimos 70 anos, Hammel explicou.

p "O fato de que os spins podem se mover assim significa que a maneira convencional como o mundo mede a dinâmica dos giros no nível macroscópico deve ser reconsiderada - na verdade não é válida, " ele adicionou.

p Os experimentos convencionais não têm a resolução precisa para olhar dentro de objetos tão pequenos quanto o fio usado neste estudo, e assim só pode olhar para esses objetos como um todo. Nessas circunstâncias, os pesquisadores só podem detectar o estado médio de spin:quantos elétrons na amostra estão apontando para cima, e quantos estão apontando para baixo. Os pesquisadores não saberiam a diferença se alguns elétrons em uma parte da amostra mudassem de baixo para cima, e outra parte mudou de cima para baixo, porque o número médio de giros permaneceria o mesmo.

p "Não é a média que queremos, "Hammel disse." Queremos saber o quanto os giros variam, e qual é o tempo de vida de qualquer estado de spin em particular. "

p É a diferença entre saber que uma média de um quarto de todos os espectadores em um estádio está de pé ao mesmo tempo, e saber que as pessoas individuais estão de pé e sentadas em um padrão programado para formar "a onda".

p Ninguém podia ver os giros no diamante antes, mas este experimento provou que o diamante pode transportar spin de forma organizada, preservando o estado de rotação - e, portanto, preservação da informação.

p Os físicos tiveram que resfriar o fio a 4,2 Kelvin (cerca de -452 graus Fahrenheit ou -269 graus Celsius) para desacelerar os giros e silenciar seu detector sensível o suficiente para tornar esses poucos giros detectáveis. Muitos avanços teriam que ser feitos antes que o efeito pudesse ser explorado à temperatura ambiente.