{"id":25441,"date":"2025-02-06T12:12:49","date_gmt":"2025-02-06T15:12:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/?p=25441"},"modified":"2025-02-06T12:12:50","modified_gmt":"2025-02-06T15:12:50","slug":"brasileiros-realizam-pesquisa-que-pode-revolucionar-a-spin-orbitronica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/brasileiros-realizam-pesquisa-que-pode-revolucionar-a-spin-orbitronica\/","title":{"rendered":"Brasileiros realizam pesquisa que pode revolucionar a spin-orbitr\u00f4nica"},"content":{"rendered":"\n

Uma pesquisa realizada por f\u00edsicos brasileiros descobriu fen\u00f4menos de transporte de carga e momento angular em materiais antiferromagn\u00e9ticos, com foco no efeito Hall orbital an\u00f4malo, um feito in\u00e9dito na literatura cient\u00edfica. Os resultados foram publicados no dia 14 de janeiro de 2025 no peri\u00f3dico cient\u00edfico Physical Review Letters (PRL) no artigo \u201cAnomalous Spin and Orbital Hall Phenomena in Antiferromagnetic Systems<\/a>\u201d. A pesquisa e o artigo foram preparados apenas por cientistas brasileiros das Universidades Federais de Pernambuco (UFPE) e de Vi\u00e7osa (UFV), em Minas Gerais.<\/p>\n\n\n\n

Esse efeito descreve a gera\u00e7\u00e3o de correntes orbitais em resposta a um campo el\u00e9trico, de maneira similar ao efeito Hall de spin, mas envolvendo o momento angular orbital dos el\u00e9trons em vez do spin. O trabalho foi conduzido por meio de experimentos de bombeamento orbital e spin em heteroestruturas compostas por granada-de-\u00edtrio-ferro (YIG), platina (Pt) e a liga de ir\u00eddio-mangan\u00eas (Ir\u2082\u2080Mn\u2088\u2080), que \u00e9 um material antiferromagn\u00e9tico.<\/p>\n\n\n\n

Antonio Azevedo, f\u00edsico da UFPE, explica que o estudo demonstrou um aumento de sete vezes no sinal de convers\u00e3o de corrente orbital em corrente de carga, em compara\u00e7\u00e3o com a convers\u00e3o de corrente de spin em corrente de carga no IrMn, representando um avan\u00e7o significativo no controle de propriedades qu\u00e2nticas dos el\u00e9trons.<\/p>\n\n\n\n

A spintr\u00f4nica \u00e9 um campo da f\u00edsica que estuda o transporte do momento angular de spin dos el\u00e9trons, permitindo a cria\u00e7\u00e3o de dispositivos mais r\u00e1pidos e eficientes. J\u00e1 a orbitr\u00f4nica, uma abordagem emergente que vem sendo discutida teoricamente desde 2018 e que apresenta avan\u00e7os experimentais a partir de 2020, explora o momento angular orbital, que surge do movimento dos el\u00e9trons e pode ser manipulado para aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas inovadoras.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

\u201cO nosso trabalho \u00e9 o primeiro que verifica experimentalmente o efeito Hall orbital num material antiferromagn\u00e9tico. Apesar dos antiferromagnetos serem amplamente investigados por diferentes grupos de pesquisa internacionais, na literatura, desconhecemos outro trabalho que tenha mostrado tal descoberta nesta classe de materiais. E, neste sentido, podemos afirmar que a pesquisa realizada no Brasil tem produzido estudos pioneiros envolvendo este campo de pesquisa\u201d, afirma o f\u00edsico Joaquim Mendes, da UFV. As primeiras medi\u00e7\u00f5es experimentais come\u00e7aram com o cientista Jos\u00e9 Elias Neto, que hoje realiza p\u00f3s-doutorado na Finl\u00e2ndia, na Universidade Aalto.<\/p>\n\n\n\n

Azevedo explica que, tradicionalmente, a separa\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons com spins opostos requer materiais pesados, como platina e tungst\u00eanio, devido \u00e0 intera\u00e7\u00e3o spin-\u00f3rbita. No entanto, a nova pesquisa demonstrou que a separa\u00e7\u00e3o do momento orbital pode ocorrer sem essa necessidade, tornando poss\u00edvel o uso de materiais mais abundantes, como cobre e tit\u00e2nio.<\/p>\n\n\n\n

Os experimentos utilizaram uma estrutura composta por ir\u00eddio-mangan\u00eas e uma camada intermedi\u00e1ria de platina sobre um substrato de YIG, que foi respons\u00e1vel por gerar uma corrente de spin pura, enquanto a platina converteu essa corrente em uma corrente orbital, devido \u00e0 sua forte intera\u00e7\u00e3o spin-\u00f3rbita. Essa corrente orbital foi ent\u00e3o injetada em um filme de Ir\u2082\u2080Mn\u2088\u2080, sendo convertida em uma corrente el\u00e9trica mensur\u00e1vel.<\/p>\n\n\n\n

O estudo revelou que, diferentemente dos fen\u00f4menos conhecidos, em que a corrente de spin e o spin s\u00e3o perpendiculares, \u00e9 poss\u00edvel gerar convers\u00f5es onde ambos s\u00e3o paralelos, ampliando o efeito Hall orbital convencional. Essa descoberta desafia a compreens\u00e3o tradicional sobre a convers\u00e3o de corrente de spin e pode levar a novas aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas.<\/p>\n\n\n\n

O efeito Hall orbital an\u00f4malo, identificado na pesquisa, demonstrou que a convers\u00e3o de correntes pode ocorrer de forma mais eficiente do que se imaginava, superando barreiras impostas por modelos te\u00f3ricos anteriores. Isso pode ter implica\u00e7\u00f5es diretas no desenvolvimento de novos dispositivos eletr\u00f4nicos baseados em propriedades qu\u00e2nticas.<\/p>\n\n\n\n

\u201cFoi um resultado impressionante\u201d, afirma Azevedo. \u201cUma das limita\u00e7\u00f5es da spintr\u00f4nica \u00e9 apresentar s\u00f3 uma configura\u00e7\u00e3o no qual voc\u00ea transformava a corrente de spin em corrente de carga, que \u00e9 uma configura\u00e7\u00e3o onde o spin \u00e9 sempre perpendicular \u00e0 dire\u00e7\u00e3o de propaga\u00e7\u00e3o. Mas a gente est\u00e1 mostrando que n\u00e3o. Existem outras configura\u00e7\u00f5es que s\u00e3o poss\u00edveis. Isso abre um leque muito grande de possibilidades de se verificar o fen\u00f4meno. E, al\u00e9m disso, agora sabemos que podemos usar materiais que n\u00e3o eram poss\u00edveis de serem usados antes.\u201d<\/p>\n\n\n\n

Para Azevedo, os resultados colocam a orbitr\u00f4nica como uma alternativa promissora \u00e0 spintr\u00f4nica, expandindo as possibilidades de manipula\u00e7\u00e3o de cargas e momentos angulares para futuras tecnologias. Se comprovado em diferentes materiais e escalas, esse avan\u00e7o pode impactar desde a fabrica\u00e7\u00e3o de chips at\u00e9 o desenvolvimento de novos sensores e sistemas de armazenamento de informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica. Os resultados apontaram tamb\u00e9m para a possibilidade de converter correntes spin-orbitais em correntes el\u00e9tricas nesses materiais.<\/p>\n\n\n\n

\u201cPara aplica\u00e7\u00f5es, a nossa pesquisa revela um aumento da efici\u00eancia em nanodispositivos que est\u00e3o presentes na ind\u00fastria, como mem\u00f3rias magn\u00e9ticas. Esse aumento da efici\u00eancia a partir dessa nova \u00e1rea da orbitr\u00f4nica se torna clara a partir do nosso trabalho e de v\u00e1rios outros trabalhos que v\u00eam surgindo na \u00e1rea. E, como explica Azevedo, essa nova configura\u00e7\u00e3o experimental \u00e9 muito importante para o desenvolvimento de novos dispositivos. E al\u00e9m do aumento da efici\u00eancia, essa nova configura\u00e7\u00e3o permite a convers\u00e3o de corrente orbital em corrente el\u00e9trica\u201d, explica Eduardo Santos, aluno de doutorado da UFPE que tamb\u00e9m participou da pesquisa.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, Azevedo lembra que essa descoberta pode proporcionar outros desdobramentos. \u201cEu estou convencido de que, se voc\u00ea tiver uma quebra de simetria estrutural, por exemplo, se os \u00e1tomos se organizarem na estrutura cristalina de uma forma diferente de perpendicular, esse efeito dever\u00e1 ocorrer tamb\u00e9m. Ent\u00e3o, a gente j\u00e1 est\u00e1 com algumas ideias para fazer materiais com quebra de simetria n\u00e3o necessariamente magn\u00e9tica, mas uma quebra de simetria el\u00e9trica. E isso abre um leque de fen\u00f4menos do ponto de vista de f\u00edsica b\u00e1sica, que \u00e9 uma coisa ainda n\u00e3o conhecida, inexplicada ainda do ponto de vista te\u00f3rico\u201d, diz o cientista s\u00eanior, que foi convidado pelo Journal of Applied Physics para participar como editor de n\u00famero especial sobre o estudo publicado na PRL. \u201cAs pessoas est\u00e3o conscientes agora de que o momento angular orbital tem um papel mais fundamental do que o de spin. \u00c9 como se a orbitr\u00f4nica fosse mais fundamental do que a spintr\u00f4nica\u201d, afirma o cientista.<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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