A Spintrônica é um campo promissor que visa superar a eletrônica convencional, aproveitando o spin intrínseco do elétron, visando controlar as correntes de spin para reduzir o uso de energia e operações mais rápidas e não voláteis com novas funcionalidades. A detecção e compreensão das correntes de spin são complexas, envolvendo medições macroscópicas de tensão e uma compreensão profunda das propriedades do material em diferentes temperaturas. Pesquisas recentes lançaram luz sobre como as correntes de spin podem ser previstas e manipuladas com base nas propriedades magnéticas dos materiais, revelando a importância de compreender os comportamentos magnéticos e as variações de temperatura para o avanço da spintrônica. Crédito: SciTechDaily.coim
Avanços recentes na spintrônica permitiram uma melhor previsão e controle das correntes de spin, estudando as propriedades magnéticas e os efeitos da temperatura nos materiais.
A Spintronics está atraindo um interesse significativo como uma alternativa promissora à eletrônica convencional, oferecendo benefícios potenciais como menor consumo de energia, operação mais rápida, não volatilidade e a possibilidade de introdução de novas funcionalidades.
A Spintrônica explora o spin intrínseco dos elétrons, e fundamental para o campo é controlar os fluxos do grau de liberdade do spin, ou seja, as correntes de spin. Os cientistas estão constantemente procurando maneiras de criá-los, removê-los e controlá-los para aplicações futuras.
Detectar correntes de spin não é tarefa fácil. Requer o uso de medição macroscópica de tensão, que analisa as mudanças gerais de tensão em um material. No entanto, um obstáculo comum tem sido a falta de compreensão de como esta corrente de spin realmente se move ou se propaga dentro do próprio material.
Dependência da temperatura do sinal da corrente de spin e polarização magnon acima e abaixo da temperatura de compensação magnética. Crédito: Yusuke Nambu
“Usando espalhamento de nêutrons e medições de tensão, demonstramos que as propriedades magnéticas do material podem prever como uma corrente de spin muda com a temperatura”, aponta Yusuke Nambu, coautor do artigo e professor associado do Instituto de Pesquisa de Materiais da Universidade de Tohoku. (IMR).
Observações sobre a polarização de Magnon
Nambu e seus colegas descobriram que o sinal da corrente de spin muda de direção em uma temperatura magnética específica e diminui em baixas temperaturas. Além disso, eles descobriram que a direção do spin, ou polarização magnon, oscila acima e abaixo dessa temperatura magnética crítica. Esta mudança na polarização do magnon se correlaciona com a reversão da corrente de spin, esclarecendo sua direção de propagação.
Além disso, o material estudado apresentou comportamentos magnéticos com energias de gap distintas. Isto sugere que abaixo da temperatura ligada a esta energia de gap, os portadores de corrente de spin estão ausentes, levando à diminuição observada no sinal da corrente de spin em temperaturas mais baixas. Notavelmente, a dependência da temperatura da corrente de spin segue um decaimento exponencial, refletindo os resultados da dispersão de nêutrons.
Nambu enfatiza que suas descobertas ressaltam a importância da compreensão dos detalhes microscópicos na pesquisa em spintrônica. “Ao esclarecer os comportamentos magnéticos e suas variações de temperatura, podemos obter uma compreensão abrangente das correntes de spin em ímãs isolantes, abrindo caminho para prever as correntes de spin com mais precisão e potencialmente desenvolver materiais avançados com desempenho aprimorado.”
Referência: “Compreendendo as correntes de spin da dispersão e polarização do magnon: efeito Spin-Seebeck e estudo de espalhamento de nêutrons em Tb3Fe5O12” por Y. Kawamoto, T. Kikkawa, M. Kawamata, Y. Umemoto, AG Manning, KC Rule, K. Ikeuchi, K. Kamazawa, M. Fujita, E. Saitoh, K. Kakurai e Y. Nambu, 27 de março de 2024, Cartas de Física Aplicada.
DOI: 10.1063/5.0197831
