Espintrónica

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Espintrónica (neologismo a partir de "espín" e "electrónica" e conhecido também como magnetoelectrónica) é uma tecnologia emergente que explode tanto o ónus do elétron como seu espín, que se manifesta como um estado de energia magnética débil que pode tomar só dois valores, $+ \hbar/2$ ou $- \hbar /2$ (onde $\hbar$ é a constante de Planck dividida por 2π ou constante reduzida de Planck).

O primeiro requisito para construir um dispositivo espintrónico é dispor de um sistema que possa gerar uma corrente de elétrons "espín polarizados" (isto é, que tenham o mesmo valor para seu espín) e de outro sistema que seja sensível a essa polarización. Um passo mais radical seria ter uma unidade intermediária que realize algum tipo de processamento na corrente, de acordo com os estados dos espines.

Um dispositivo espintrónico simples deveria permitir a transmissão de um par de sinais por um único canal usando elétrons "espín polarizados" e produzindo um sinal diferente para os dois valores possíveis, duplicando assim o largo de banda do cabo.

O método mais simples de que uma corrente seja "espín polarizada" é a fazer passar através de um material ferromagnético, que deve ser um cristal único, de forma tal de que filtre aos elétrons de maneira uniforme. Se em mudança dispõe-se o filtro em frente a um transistor, este converter-se-á em um detector sensível aos espines.

Se os dois campos magnéticos estão alinhados, então a corrente poderá passar, enquanto se opõem-se aumentará a resistência do sistema, efeito conhecido como magnetorresistencia gigante.

Provavelmente o dispositivo espintrónico mais exitoso até o momento tenha sido a válvula espín, um dispositivo com uma estrutura de capas de materiais magnéticos que mostra enorme sensibilidade aos campos magnéticos. Quando um destes campos está presente, a válvula permite o passo dos elétrons, mas em caso contrário só deixa passar aos elétrons com um espín determinado. Desde 2002 tem sido comum seu uso como transductor em cabeças de discos duros.

A espintrónica pode ter um impacto radical nos dispositivos de armazenamento em massa; cientistas de IBM anunciaram em 2002 a compressão em uma área diminuta de quantidades enormes de dados, atingindo uma densidade de aproximadamente 155.000 milhões de bits por cm².

O uso convencional do estado de um elétron em um semiconductor é a representação binária, mas os "bits cuánticos" da espintrónica (qubits) explodem aos estados do espín como sobreposições de 0 e 1 que podem representar simultaneamente a cada número entre 0 e 255. Isto pode dar lugar a uma nova geração de computadores (computação cuántica).

Veja-se também

Nanotecnología
Mn12, um íman monomolecular que tem sido sugerido como candidato para a espintrónica e a computação cuántica

Fontes

Ultrafast Manipulation of Electron Spin Coherence. J. A. Gupta, R. Knobel, N. Samarth and D. D. Awschalom in Science, Vol. 292, pp. 2458-2461; 29 de junho de 2001.