Cientistas conseguem inverter o magnetismo de um único átomo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/09/2004

Cientistas da IBM conseguiram medir a energia requerida para inverter a orientação magnética de um único átomo. Esta é uma propriedade magnética fundamental, cujo conhecimento é um dentre aqueles necessários para tornar realidade uma série de promessas tecnológicas, como o computador quântico, a spintrônica e uma série de avanços na atual microeletrônica.

"Para explorar as características em nanoescala previstas para esses novos tipos de circuitos, nós necessitamos de um conhecimento fundamental das propriedades magnéticas de pequenos números de átomos em vários ambientes," explica Andreas Henrich, um dos participantes da pesquisa. "Nossa nova técnica fornece essa informação em muito mais detalhe e precisão do que era possível até agora."

A descoberta é importante para o estudo da spintrônica, uma classe emergente de novos circuitos eletrônicos que tiram proveito da orientação magnética de átomos e elétrons.

O "spin", ou rotação, de um elétron, por exemplo, tem dois estados possíveis: para cima ou para baixo. O alinhamento dos spins em um material cria o magnetismo. A maioria dos materiais são não-magnéticos porque têm um número equilibrado de elétrons nos estados para cima e para baixo.

A nova técnica é uma versão magnética de uma outra, que responde pelo extenso nome de espectroscopia de tunelamento eletrônico inelástico. No experimento, os cientistas primeiro colocaram um átomo de manganês sobre uma superfície e utilizaram um forte campo magnético para orientar seu spin. A seguir, eles posicionaram a ponta não-magnética da agulha de um microscópio de tunelamento (STM) acima do átomo. Aplicando uma tensão à agulha, os elétrons foram forçados a fluir, ou "tunelar", da agulha para o átomo magnético.

Na maior parte do tempo, os elétrons passam direto através do átomo. Entretanto, se a voltagem é forte o suficiente, alguns elétrons podem transferir energia para o átomo, causando uma inversão do spin, o que faz com que o fluxo de elétrons se amplie. Medindo a voltagem na qual o fluxo de elétrons começa a aumentar, os cientistas puderam determinar com precisão a energia exigida para inverter o spin.

Agora os cientistas pretendem verificar como se comportam as propriedades magnéticas de pequenos grupos de átomos, reunidos em diversas geometrias.

A pesquisa foi publicada na revista Science e é assinada por Andreas Henrich, Jay A. Gupta, Christopher P. Lutz e Donald M. Eigler.