p O desenvolvimento de nanodispositivos magnéticos inovadores está um passo mais próximo da realidade, graças à observação pelos físicos da RIKEN de um tipo de rotação que pode ser realizada em materiais constituídos por elementos leves. p A capacidade de usar correntes elétricas para girar peças mecânicas giratórias levou ao desenvolvimento de motores elétricos e causou uma explosão em dispositivos elétricos. Agora, os físicos estão tentando fazer a mesma coisa, mas em nanoescala. Contudo, o desenvolvimento de nanodispositivos magnéticos inovadores requer a geração elétrica eficiente de rotação, ou torque.

p Usualmente, o torque é gerado em sistemas magnéticos pela conversão de carga elétrica em spin usando a forte interação spin-órbita de uma camada de metal pesado. A corrente de spin resultante é então injetada em camadas ferromagnéticas adjacentes. Mas materiais de elementos pesados ​​são frequentemente incompatíveis com processos de produção escalonáveis, e sua alta resistência os torna inadequados para algumas aplicações.

p Uma proposta teórica recente sugeriu que o torque poderia ser produzido pela injeção de momento angular orbital em camadas ferromagnéticas. O momento angular orbital pode ser gerado pela passagem de uma corrente elétrica através de materiais de elementos de luz. Ele pode então ser convertido em spin pela interação spin-órbita de uma camada ferromagnética. Este tipo de torque é chamado de torque orbital, e pode ser semelhante em magnitude ao torque induzido pela injeção de spin.

p Agora, Junyeon Kim, YoshiChika Otani e colegas de trabalho do RIKEN Center for Emergent Matter Science, junto com colaboradores internacionais, perceberam essa geração de torque eficiente em sistemas de três camadas compostos de uma camada ferromagnética, uma camada de cobre e uma alumina (Al ₂ O ₃ ) camada.

p Neste sistema, o momento angular orbital é gerado na interface cobre-alumina e, em seguida, transportado pela camada de cobre para a camada ferromagnética, onde é convertido em spin.

p Embora a eficiência de geração de torque deste sistema rivalizasse com materiais contendo elementos pesados, a física subjacente é fundamentalmente diferente. A equipe descobriu que a eficiência de geração de torque variou em duas ordens de magnitude quando diferentes camadas ferromagnéticas foram usadas. Isso é muito diferente do comportamento dos sistemas de injeção de spin, confirmando que um novo tipo de torque está em ação.

p A CoFe / Cu / Al ₂ O ₃ sistema de três camadas - aquele que deu os melhores resultados - exibiu uma condutividade Hall de spin eficaz, que é proporcional à eficiência de geração de torque, dez vezes maior do que o observado em materiais de elementos pesados. Esta condutividade de rotação excepcional se traduzirá em operação do dispositivo com eficiência energética e alta ciclabilidade, graças à menor produção de calor residual. Esses resultados ampliam as opções de materiais para nanodispositivos magnéticos, promissoras eficiências notáveis ​​e a possibilidade de produção em massa.