Um estudo recente descobriu o “efeito Hall orbital”, um fenômeno que poderia melhorar significativamente o armazenamento de dados em futuros dispositivos de computação. Esta descoberta envolve a geração de energia elétrica a partir do movimento orbital dos elétrons, proporcionando avanços potenciais no campo da spintrônica que levarão a materiais magnéticos mais eficientes, rápidos e confiáveis.
Numa nova descoberta, os investigadores usaram uma nova técnica para confirmar um fenómeno físico anteriormente desconhecido que poderia ser usado para melhorar o armazenamento de dados em dispositivos de computação da próxima geração.
As memórias spintrônicas usadas em computadores e satélites avançados exploram estados magnéticos gerados pelo momento angular intrínseco dos elétrons para armazenamento e recuperação de dados. De acordo com o movimento físico dos elétrons, o spin do elétron produz correntes magnéticas. Isso é conhecido como "efeito Spin Hall" e é uma aplicação fundamental de materiais magnéticos em muitos campos diferentes, desde a eletrônica de baixa potência até a mecânica quântica fundamental.
Recentemente, os cientistas descobriram que os eletrões também podem gerar corrente elétrica através de um segundo tipo de movimento: o momento angular orbital, semelhante à órbita da Terra em torno do Sol. Isso é chamado de “efeito Hall orbital”, disse o coautor do estudo Roland Kawakami, professor de física na Universidade Estadual de Ohio.
Os teóricos prevêem que, ao usar metais de transição leves - materiais com correntes Hall de spin mais fracas - as correntes magnéticas geradas pelo efeito Hall orbital serão mais fáceis de detectar. Mas este estudo, liderado pelo estudante de física Igor Lyalin e publicado na revista Physical Review Letters, mostra uma forma de observar este efeito.
“Vários efeitos Hall foram descobertos durante décadas”, disse Kawakami. "Mas essas correntes orbitais são realmente um conceito novo. A dificuldade é que elas se misturam com as correntes de spin dos metais pesados típicos, e é difícil distingui-las."
Em vez disso, a equipe de Kawakami demonstrou o efeito Hall orbital detectando o acúmulo potencial de momento angular orbital de átomos de metal ao refletir luz polarizada (neste caso, luz laser) em vários filmes finos do metal leve cromo. Depois de quase um ano de medições meticulosas, os pesquisadores detectaram sinais magneto-ópticos claros, mostrando que os elétrons reunidos em uma extremidade do filme exibem fortes características de efeito Hall orbital.
“Essa detecção bem-sucedida pode ter um enorme impacto nas futuras aplicações da spintrônica”, disse ele. "O conceito de spintrônica existe há cerca de 25 anos e, embora tenha sido excelente em diversas aplicações de memória, as pessoas agora estão tentando ir mais longe. Um dos maiores objetivos na área agora é reduzir o consumo de energia, porque este é o fator limitante na melhoria do desempenho."
A redução da energia total necessária para que futuros materiais magnéticos funcionem bem tem o potencial de permitir menor consumo de energia, velocidades mais altas e maior confiabilidade, além de ajudar a prolongar a vida útil da tecnologia. A utilização de correntes orbitais em vez de correntes de spin pode economizar tempo e dinheiro no longo prazo.
Os investigadores observam que este estudo abre caminho para uma maior compreensão de como estes estranhos fenómenos físicos ocorrem noutros tipos de metais, e esperam continuar a aprofundar a complexa ligação entre o efeito Hall de spin e o efeito Hall orbital.
Referência: "Detecção magneto-óptica do efeito Hall orbital em cromo" por Igor Lyalin, Sanaz Alikhah, Marco Berritta, Peter M. Oppeneer e Roland K. Kawakami, 11 de outubro de 2023, "Physical Review Letters".
DOI:10.1103/PhysRevLett.131.156702
Fonte compilada: ScitechDaily