Se você tem idade suficiente, você ainda pode ter uma caixa de fita cassete ou fitas VHS por aí. Esses dispositivos de armazenamento eram populares nas décadas de 1970 e 80, mas desde então caíram em desuso, substituídos por CDs e outras mídias digitais.

Agora, pesquisadores estão dando uma nova olhada nos óxidos de cromo, compostos químicos magnéticos antes usados ​​para revestir as superfícies dessas fitas.

Em um novo estudo, Scott Sayres e Jacob Garcia, pesquisadores do Centro de Biodesign da ASU para Descoberta Estrutural Aplicada e da Escola de Ciências Moleculares da ASU, use espectroscopia de massa e pulsos de laser ultrarrápidos para interrogar óxidos de cromo em detalhes sem precedentes.

"Os óxidos de cromo são conhecidos por ter propriedades magnéticas e eletrônicas realmente interessantes, "diz Sayres." Eles são um material único que é mal compreendido a nível molecular. "Uma das descobertas surpreendentes do estudo atual é que adicionar átomos de oxigênio aos compostos de cromo aumenta suas propriedades metálicas e essas alterações podem ser controladas com muita precisão .

Os resultados abrem a porta para uma nova geração de eletrônicos que pode em breve atingir a menor escala possível, permitindo o design de sintonizáveis, componentes de tamanho molecular que podem aumentar enormemente as capacidades de processamento e armazenamento em novos dispositivos.

As evidências, que aparecem na edição atual do Jornal da American Chemical Society ( JACS ), descrever o comportamento de aglomerados de átomos de óxido de cromo, que pode ser ajustado para alterar sua condutância elétrica, comportando-se diversamente como condutores de eletricidade semelhantes a fios, semicondutores ou isoladores, dependendo do número de átomos de oxigênio presentes.

Essas inovações são parte de uma mudança contínua na eletrônica conhecida como spintrônica. Enquanto os dispositivos eletrônicos convencionais controlam o fluxo de carga elétrica, a spintrônica também tira vantagem do spin, uma propriedade quântica dos elétrons, potencialmente permitindo uma capacidade de armazenamento e velocidade de transferência de dados muito maiores.

A ideia básica encontrou o seu caminho nos primeiros produtos de consumo no final da década de 1990, na forma de discos rígidos magnéticos de computador com várias centenas de vezes a capacidade de armazenamento de seus antecessores.

Os óxidos de cromo são particularmente adequados para tais aplicações devido à sua alta polaridade de spin, uma medida da faixa de estados de condutância que os aglomerados de cromo podem assumir, com base no número de átomos de oxigênio (ou estado de oxidação).

Conhecido como meio-metal, óxido de cromo é um composto inorgânico composto de átomos de oxigênio e cromo, que se combinam para formar uma estrutura cristalina. O termo semimetal alude ao fato de que suas propriedades elétricas podem se transformar entre comportamento metálico de alta condutância e comportamento de isolamento de baixa condutância, dependendo de sua configuração eletrônica.

No estudo atual, um laser de femtossegundo é usado como uma câmera para observar o movimento dos elétrons de estado excitado, captura de eventos dinâmicos que ocorrem em uma escala de tempo de femtossegundo, ou um milionésimo de um bilionésimo de um segundo. À medida que átomos de oxigênio foram adicionados aos aglomerados de cromo, as transições sutis entre as propriedades isolantes e condutoras metálicas foram observadas.

"Tentamos pegar os menores blocos de construção possíveis de óxido de cromo e alterá-los átomo por átomo, "Diz Sayres. Os resultados mostram que as propriedades em massa do óxido de cromo ainda existem em uma escala extremamente pequena." Isso significa que podemos fazer novos dispositivos a partir de quantidades muito pequenas de material e ainda ter essas propriedades eletrônicas empolgantes que os óxidos de cromo são conhecido por."

Além de uma nova geração de dispositivos eletrônicos familiares, A spintrônica à base de óxido de cromo pode ajudar a pavimentar o caminho para a computação quântica.