Efeito spintrônico confirmado em moléculas orgânicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/10/2006

Pesquisadores do instituto NIST, Estados Unidos, demonstraram pela primeira vez a ocorrência do efeito spintrônico - alterações no comportamento magnético de moléculas específicas - utilizando moléculas orgânicas.

Dispositivos spintrônicos até agora somente eram feitos a partir de materiais inorgânicos. O uso de moléculas orgânicas pode ser bem mais vantajoso, porque os spins dos elétrons podem ser preservados por longos períodos de tempo e a longas distâncias. Além disso, as moléculas orgânicas são mais facilmente manipuláveis e podem se auto-estruturar sozinhas - um processo conhecido como auto-montagem, que simplifica enormemente o processo de fabricação dos dispositivos.

Até agora, entretanto, não havia evidências experimentais da presença de moléculas orgânicas em uma estrutura spintrônica. Os físicos do NIST então criaram uma estrutura em nanoescala que dá evidências claras da presença e ação de moléculas específicas e suas alterações de comportamento magnético.

Enquanto os componentes eletrônicos tradicionais se baseiam no movimento dos elétrons, os dispositivos spintrônicos funcionam a partir de alterações na orientação magnética causada pela inversão do spin do elétron - é como se o elétron fosse uma minúscula barra magnética, ora apontando num sentido, ora noutro. O efeito spintrônico já está sendo utilizado por cabeças de leitura de discos rígidos de última geração.

O dispositivo experimental construído pelos cientistas consiste em um pequeno "poço" em uma pastilha de silício. Uma camada de apenas uma molécula de espessura, formada por moléculas contendo carbono, hidrogênio e enxofre, foi ensanduichada entre eletrodos de cobalto e níquel, no interior do "poço".

Os pesquisadores aplicaram uma corrente elétrica nos eletrodos e mediram os níveis de tensão produzidos quando os elétrons "tunelam" através das moléculas, passando do eletrodo de cobalto para o eletrodo de níquel - o tunelamento é um comportamento verificado apenas em dimensões atômicas, quando os elétrons se comportam como ondas e viajam através de barreiras nanoscópicas.

A estrutura em forma de "poço" estabilizou e manteve confinadas as moléculas de teste, além de permitir um bom contato molécula-metal, permitindo aos cientistas medirem com precisão o comportamento dependente da temperatura na corrente e na voltagem - o que confirmou o tunelamento dos elétrons através da monocamada molecular.

Alguns elétrons podem perder energia enquanto tunelam, o que corresponde a vibrações de energia únicas, dependentes das ligações químicas no interior das moléculas. Essa informação permitiu a identificação e a confirmação inequívoca de que as moléculas mantêm-se encapsuladas no "poço" e estão desempenhando um papel na operação do dispositivo.

E mais, variando o campo magnético aplicado ao dispositivo e medindo a resistência elétrica, os pesquisadores identificaram inversões magnéticas nos eletrodos em correspondências às polaridades opostas.

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