Spin do elétron pode ser mais fácil de se manipular do que se pensava

20 09 2006

Fonte: Site InovaTec

Físicos do Laboratório Argonne, Estados Unidos, apresentaram uma nova teoria que poderá levar a tecnologias que controlem o spin do elétron sem a necessidade de utilização de magnetos supercondutores – o que tem limitado o desenvolvimento da spintrônica ou eletrônica do spin – a base para a construção de computadores quânticos.

Para testar sua teoria, os cientistas propuseram a fabricação de um dispositivo nanoscópico, em forma de L, que poderá comprovar a validade de suas idéias.


Enquanto a eletrônica aproveita a carga dos elétrons, a spintrônica deverá aproveitar também o giro do elétron. O giro do elétron é uma propriedade quântica, que permite que o elétron funcione como um minúsculo ímã. A exploração das polaridades desses “ímãs” estão na base de todos os estudos que tentam encontrar formas de se construir computadores quânticos.

Dimitrie Culcer e Roland Winkler, juntamente com seu colega alemão Christian Lechner, acreditam que o spin pode ser induzido e manipulado simplesmente fazendo-se passar uma corrente elétrica através de um semicondutor comum, o arseneto de gálio. É o que os cientistas chamam de sistemas de lacunas com spin-3/2, um caso até hoje pouco estudado.

Lacunas são “ausências de elétrons”, enquanto a fração 3/2 refere-se à magnitude do spin. Esses sistemas de lacunas são criados dopando-se semicondutores por meio da adição de impurezas que tenham um elétron a menos em relação ao material hospedeiro.

“Nossa pesquisa abre um novo caminho para a geração e a manipulação do spin em semicondutores,” diz Winkler. “Isto é importante porque o uso de enormes magnetos supercondutores seria impraticável na maioria dos aparelhos.”

A geometria também terá um papel importante na manipulação do spin dos elétrons. É por isto que o projeto de dispositivo que eles apresentaram tem o formato de um L. “A polarização do spin é alcançada quando a corrente flui ao redor da quina [do L],” explica Winkler.

Agora os cientistas experimentalistas começam a discutir como fabricar o novo nanocomponente, que poderá ser uma ferramenta importantíssima rumo à construção de computadores quânticos. Afinal, lidar com a corrente elétrica em componentes minúsculos é muito mais fácil se não for necessário colocar tudo no interior de uma gigantesca bobina resfriada a centenas de graus abaixo de zero.

Bibliografia:
Spin Precession and Alternating Spin Polarization in Spin-3/2 Hole Systems
Dimitrie Culcer, Christian Lechner, Roland Winkler
Physical Review Letters
8 September 2006
Vol.: Volume 97, Number 10
DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.106601

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