Spintrônica é revolucionada pela Molibdenita

Separação de spins

[Imagem: J.M.Riley et al. - 10.1038/nphys3105]Camadas do disseleneto de tungstênio (WSe2) polarizadas completamente pelo spin.

Físicos fizeram a primeira observação direta de um fenômeno de separação de spins (spin splitting) de intensidade prática, o que eles estão chamando de "separação de spins gigante".

A maior surpresa é que a observação foi feita no disseleneto de tungstênio (WSe2), um material de espessura molecular que, embora venha despontando firme no campo dos dispositivos optoeletrônicos (classe de material mais conhecida como molibdenita), tem uma simetria cristalina que não deveria permitir a separação de spins.

A descoberta está sendo aclamada como o impulso definitivo para a spintrônica.

A spintrônica promete um salto em relação à eletrônica ao aproveitar o momento magnético de elétrons individuais, em vez das enxurradas de elétrons que compõem as correntes elétricas.

Os avanços gerados pela spintrônica já estão presentes em memórias de computador e em discos rígidos, mas a construção de componentes similares aos transistores depende ainda de uma compreensão detalhada de como o spin de cada elétron se comporta em um sólido.

Spintrônica une processamento e lógica no mesmo componente. Para isso, é necessário encontrar um material capaz de efetuar a separação de spins de forma controlada, ou seja, separar elétrons com spins para cima dos elétrons com spins para baixo. Todos os materiais conhecidos até agora tinham um efeito pequeno demais para aplicações práticas.

Jon Riley e seus colegas constataram que, embora um cristal de disseleneto de tungstênio de grande dimensão tenha uma estrutura cristalina que impeça a separação de cargas, quando feito em camadas, cada uma das duas camadas atômicas fica 100% polarizada pelo spin, um efeito que é cancelado no cristal maciço devido à rotação das camadas umas em relação às outras.

Segundo os pesquisadores, com uma capacidade de separação de cargas acionada por uma tensão de 500 mV, o material 2D tornará possível desenvolver componentes spintrônicos práticos que funcionem a temperatura ambiente.

Bibliografia:
Direct observation of spin-polarized bulk bands in an inversion-symmetric semiconductor
J. M. Riley, F. Mazzola, M. Dendzik, M. Michiardi, T. Takayama, L. Bawden, C. Granerød, M. Leandersson, T. Balasubramanian, M. Hoesch, T. K. Kim, H. Takagi, W. Meevasana, Ph. Hofmann, M. S. Bahramy, J. W. Wells, P. D. C. King
Nature Physics
Vol.: 10, 835-839
DOI: 10.1038/nphys3105