Duas áreas promissoras para futuras aplicações tecnológicas são a spintrônica e os estudos do grafeno. A primeira estuda o controle das propriedades de carga e spin dos elétrons em materiais, e abre caminho para desenvolvimento de dispositivos que devem superar o desempenho dos eletrônicos – baseados apenas no comportamento da carga. Já o grafeno é uma estrutura bidimensional constituída por uma só camada de átomos de carbono, e especula-se que ele possa promover uma revolução tecnológica devido a suas propriedades físicas peculiares.
Um trabalho recente, realizado por pesquisadores no Brasil e em Cingapura, apresenta uma proposta envolvendo o encontro inusitado dessas duas áreas. Inusitado já que o grafeno puro não pode ser usado como componente ativo na spintrônica. Mas, com alguns átomos diferentes do carbono (por exemplo, hidrogênio) incluídos no grafeno, a história muda.
“No nosso trabalho, mostramos que é possível fazer uma conversão eficiente da corrente elétrica para corrente de spin no grafeno dopado com uma pequena quantidade de átomos na sua superfície”, afirma Tatiana Rappoport, física da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) que assina o artigo junto com Antonio Hélio Castro-Neto, brasileiro que lidera o Centro de Pesquisas do Grafeno da Universidade Nacional de Cingapura, Miguel A. Cazalilla,, também deste centro, além de Aires Ferreira, recém-contratado pelo Instituto de Física da UFF (Universidade Federal Fluminense).
“Isso se deve ao efeito Hall de spin, que é basicamente a geração de uma corrente de spin perpendicular à corrente de carga em materiais com acoplamento spin-órbita”, explica Rappoport.
O trabalho foi publicado em 11 de fevereiro na “Physical Review Letters”.
Para ler o artigo completo, clique aqui (acesso livre) ou aqui (para assinantes). Abaixo, uma pequena entrevista com um dos autores.
Jogo rápido, com Tatiana Rappoport (UFRJ)
SBF – A corrida é grande para desenvolver dispositivos funcionais com base em grafeno. Quão perto estamos disso?
Tatiana Rappoport – Para algumas aplicações, já existem inclusive protótipos de dispositivos funcionais em grafeno. Acredito que já estamos bem perto de ver alguns desses dispositivos no mercado.
SBF – O trabalho de vocês é teórico, mas descreve efeitos práticos de interesse tecnológico. Ele está no meio do caminho entre a teoria e o experimento?
Rappoport – Nós fazemos uma proposta para um experimento e é possível usar nosso trabalho para entender experimentos já realizados no grafeno dopado com hidrogênio.
SBF – Já havia experimentos sugerindo o efeito que vocês estudaram agora?
Rappoport – Já foram realizados experimentos no grafeno dopado com hidrogênio (em Cingapura) que sugerem a existência de efeito Hall de spin nesse material. Nosso trabalho teórico pode servir como base para entender o porquê de vermos efeito Hall de spin no grafeno com hidrogênio.
SBF – Qual é o próximo passo nessa linha de pesquisa?
Rappoport – Testar experimentalmente essas predições. Ou seja, confirmar que o grafeno dopado com os átomos que sugerimos mostra efeito Hall de spin. Por outro lado, nosso método teórico tem algumas limitações. É importante utilizar outros métodos para complementar nosso entendimento desse efeito em outros limites, como o de baixa densidade de portadores de cargas ou alta concentração de átomos na superfície do grafeno.