Estudo revela minúsculos redemoinhos magnéticos para spintrônica
Seul — InkDesign News — Uma equipe liderada pelo professor Young Keun Kim, da Universidade da Coreia, em colaboração com o professor Ki Tae Nam, da Universidade Nacional de Seul, anunciou um avanço significativo no campo da espintrônica ao criar nano-hélices magnéticas capazes de controlar o spin de elétrons à temperatura ambiente, conforme estudo recém-publicado na revista Science.
O Contexto da Pesquisa
A espintrônica, ou spin-eletrônica, é uma fronteira tecnológica que explora o spin dos elétrons para manipulação de informações, indo além do controle tradicional baseado no fluxo de carga elétrica. A capacidade de manejar o spin de forma eficiente promete dispositivos de armazenamento e processamento de dados mais rápidos e econômicos em energia. No entanto, o desenvolvimento de materiais que permitam o controle preciso da direção do spin eletrônico tem sido um desafio central para a consolidação da área.
Resultados e Metodologia
No novo estudo, pesquisadores conseguiram fabricar nano-hélices magnéticas quirais, com controle fino sobre sua “mão” (canhota ou destra), utilizando uma técnica de cristalização metálica eletroquímica mediada por moléculas orgânicas quirais, como cinchonina e cinchonidina. Essas moléculas guiaram a formação das hélices com alta precisão na quiralidade, um feito raro em materiais inorgânicos na escala nanométrica.
Segundo o professor Young Keun Kim:
“Essas nano-hélices atingem polarização de spin superior a ~80% — apenas pela sua geometria e magnetismo.”
(“These nanohelices achieve spin polarization exceeding ~80% — just by their geometry and magnetism.”)— Young Keun Kim, Professor, Universidade da Coreia
O método incluiu a criação de nano-hélices canhotas e destras e a demonstração experimental de que estruturas dessa quiralidade favorecem spins em uma direção específica, bloqueando spins opostos. Para confirmar a quiralidade obtida, uma abordagem inovadora baseada em força eletromotriz (emf) sob campos magnéticos rotativos foi desenvolvida, registrando sinais opostos para cada tipo de hélice.
Outro resultado destacado refere-se à condução assimétrica do spin, observada quando nano-hélices magnéticas transportam spins a longas distâncias à temperatura ambiente — um efeito não detectado em nanoestruturas não magnéticas similares. A equipe também apresentou um dispositivo sólido demonstrando sinais de condução dependente da quiralidade, abrindo portas para aplicações práticas em espintrônica.
Implicações e Próximos Passos
Especialistas destacam que a manipulação da quiralidade em metais e materiais inorgânicos no nível nanométrico era, até então, um dos grandes gargalos do setor. O potencial de programar hélices inorgânicas através de moléculas quirais representa um avanço sem precedentes na química de materiais.
“Em metais e materiais inorgânicos, controlar a quiralidade durante a síntese é extremamente difícil. O fato de podermos programar a direção das hélices inorgânicas simplesmente adicionando moléculas quirais é um avanço na química de materiais.”
(“But in metals and inorganic materials, controlling chirality during synthesis is extremely difficult, especially at the nanoscale. The fact that we could program the direction of inorganic helices simply by adding chiral molecules is a breakthrough in materials chemistry.”)— Ki Tae Nam, Professor, Universidade Nacional de Seul
Os pesquisadores acreditam que o sistema desenvolvido pode servir de plataforma para uma nova geração de dispositivos de espintrônica quiral, com impactos potenciais em computação avançada e desenvolvimento de materiais funcionais inteligentes.
No horizonte, estão previstas investigações sobre a viabilidade industrial dessa tecnologia, testando diferentes metais e geometrias de hélice, bem como a integração dos dispositivos em circuitos eletrônicos convencionais. O método eletroquímico adotado, por ser escalável e versátil, pode ampliar a aplicação para áreas como sensores magnéticos e memórias não voláteis.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
