Estudo revela aplicações futuras em spintronics e valleytronics
Hong Kong — InkDesign News —
Uma pesquisa recente liderada pelo Prof. Liu Junwei, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST), revelou a primeira observação experimental de um altermagnet bidimensional em temperatura ambiente, abrindo caminho para aplicações inovadoras em spintrônica e valleytrônica.
Contexto da descoberta
Altermagnetos são materiais antiferromagnéticos que exibem uma divisão do spin dependente do momento sem necessidade de acoplamento spin-órbita (SOC) ou magnetização líquida. Estes materiais oferecem estabilidade típica dos dispositivos antiferromagnéticos, aliada a um longo tempo de vida do spin, sendo uma proposta teórica recente que ganhou destaque internacional, incluindo entre as dez maiores descobertas científicas de 2024.
Até então, os materiais estudados, como α-MnTe, CrSb, MnTe2 e RuO2, não apresentavam simultaneamente condução adequada e simetria para gerar correntes spin-polarizadas conservando o spin. Além disso, a maioria desses compostos não é em camadas, o que limita possíveis manipulações estruturais e integração com outros materiais.
Métodos e resultados
O grupo do Prof. Liu validou sua teoria por meio do composto Rb1-δV2Te2O, um antiferromagneto metálico em camadas, estudado via Fotoemissão Angular Resolved com spin (Spin-ARPES), Microscopia de Tunelamento (STM/STS) e cálculos de primeiros princípios.
Os experimentos revelaram o bloqueio spin-valley emparelhado por simetria C, caracterizado pela polarização spin oposta em vales eletrônicos adjacentes. Essa configuração foi observada até temperatura ambiente, sinalizando estabilidade do fenômeno junto à transição antiferromagnética do material. Padrões de interferência de quasipartículas mostraram supressão do espalhamento intervale, reforçando a seletividade spin dos processos eletrônicos.
Segundo os dados, a dispersão eletrônica no eixo kz é negligível, indicando forte caráter bidimensional do sistema, essencial para manipulações eletroeletrônicas futuras. Os resultados experimentais corroboraram os cálculos teóricos, fortalecendo a confiança na previsão inicial para essa nova classe de spin splitting.
“Esta descoberta demonstra o primeiro antiferromagneto metálico em camadas e temperatura ambiente dotado de sub-redes magnéticas alternadas e um novo tipo de separação de spin, oferecendo uma plataforma ideal para pesquisas em spintrônica e valleytrônica.”
(“This discovery demonstrates the first layered room-temperature antiferromagnetic metal with alternating magnetic sublattices and a new type of spin-splitting effect, providing an ideal platform for further studies and applications in spintronics and valleytronics.”)— Prof. Liu Junwei, Departamento de Física, HKUST
Implicações e próximos passos
A realização prática de altermagnetos em dois dimensões com estabilidade a temperatura ambiente abre possibilidades para dispositivos de spintrônica com alta densidade, velocidade e baixo consumo energético, superando limitações dos sistemas atuais baseados em ferromagnetos ou materiais com SOC forte.
Além disso, a estrutura em camada permite a integração com outras tecnologias emergentes, incluindo supercondutores topológicos e estruturas moiré, visando a tunabilidade das propriedades eletrônicas via gating e manipulação de interfaces.
“Com a confirmação experimental alinhada às predições teóricas, estamos confiantes no avanço para o acesso a correntes com spin conservado e efeitos piezomagnéticos não convencionais.”
(“With the experimental confirmation aligning well with theoretical predictions, we are confident in advancing access to spin-conserved currents and unconventional piezomagnetism.”)— Prof. Liu Junwei, Departamento de Física, HKUST
O sucesso nesta pesquisa também valida estudos paralelos com compostos relacionados, como V2Se2O intercalado com potássio. Com isso, a ciência dos altermagnetos bidimensionais ganha um impulso significativo rumo a aplicações comerciais e estudos fundamentais.
Fonte: (Phys.org – Ciência & Descobertas)
