p Pesquisadores da Linköping University e do Royal Institute of Technology da Suécia propuseram um novo conceito de dispositivo que pode transferir com eficiência as informações transportadas pelo spin do elétron para a luz em temperatura ambiente - um trampolim para a tecnologia da informação do futuro. Eles apresentam sua abordagem em um artigo em Nature Communications . p A carga de luz e elétrons são os principais meios de processamento e transferência de informações. Na busca por tecnologia da informação cada vez mais rápida, menor e mais eficiente em termos de energia, cientistas de todo o mundo estão explorando outra propriedade dos elétrons - seu spin. A eletrônica que explora tanto o spin quanto a carga do elétron é chamada de "spintrônica".

p Como a Terra, um elétron gira em torno de seu próprio eixo, no sentido horário ou anti-horário. A lateralidade da rotação é conhecida como estados de aumento e diminuição de rotação. Na spintrônica, os dois estados representam os bits binários e, portanto, transportam informações. A informação codificada por esses estados de spin pode ser convertida por um dispositivo emissor de luz em luz, que então transporta as informações por uma longa distância por meio de fibras ópticas. A transferência de informações quânticas abre a possibilidade de explorar o spin e a luz do elétron, e a interação entre eles, uma tecnologia conhecida como "opto-spintrônica".

p A transferência de informações em opto-spintrônica é baseada no princípio de que o estado de spin do elétron determina as propriedades da luz emitida. Mais especificamente, é luz quiral, em que o campo elétrico gira no sentido horário ou anti-horário quando visto na direção de viagem da luz. A rotação do campo elétrico é determinada pela direção de rotação do elétron. Mas há um porém.

p "O principal problema é que os elétrons perdem facilmente suas orientações de spin quando a temperatura aumenta. Um elemento-chave para futuras aplicações de luz de spin é a transferência eficiente de informações quânticas à temperatura ambiente, mas em temperatura ambiente, a orientação do spin do elétron é quase aleatória. Isso significa que a informação codificada no spin do elétron é perdida ou muito vaga para ser convertida de forma confiável em sua luz quiral distinta, "diz Weimin Chen, do Departamento de Física, Química e Biologia, IFM, na Linköping University.

p Agora, pesquisadores da Linköping University e do Royal Institute of Technology desenvolveram uma interface de luz giratória eficiente.

p "Esta interface pode não apenas manter e até mesmo melhorar os sinais de spin do elétron em temperatura ambiente. Ela também pode converter esses sinais de spin em sinais de luz quirais correspondentes que viajam na direção desejada, "diz Weimin Chen.

p O elemento-chave do dispositivo são discos extremamente pequenos de arsenieto de nitrogênio de gálio, GaNAs. Os discos têm apenas alguns nanômetros de altura e são empilhados uns sobre os outros com uma fina camada de arsenieto de gálio (GaAs) para formar nanopilares em forma de chaminé. Para comparação, o diâmetro de um cabelo humano é cerca de mil vezes maior que o diâmetro dos nanopilares.

p A capacidade única do dispositivo proposto de aumentar os sinais de spin se deve aos defeitos mínimos introduzidos no material pelos pesquisadores. Menos de um em um milhão de átomos de gálio são deslocados de seus locais de rede designados no material. Os defeitos resultantes no material atuam como filtros de spin eficientes que podem drenar elétrons com uma orientação de spin indesejada e preservar aqueles com a orientação de spin desejada.

p "Uma vantagem importante do design do nanopilar é que a luz pode ser guiada facilmente e acoplada de forma mais eficiente para dentro e para fora, "diz Shula Chen, primeiro autor do artigo.

p Os pesquisadores esperam que o dispositivo proposto inspire novos designs de interfaces de luz giratória, que são uma grande promessa para futuras aplicações opto-spintrônica.