Magnetismo intrínseco do silício pode viabilizar magnetoeletrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/08/2010

Esta é uma imagem teórica de microscopia de tunelamento eletrônico da superfície magnética de Si(553)-Au, mostrando as ondulações duplas e triplas coexistentes.
[Imagem: Naval Research Laboratory]

Magnetismo sem magnetos

A integração da magnetoeletrônica, baseada no spin de elétrons individuais, com a tecnologia tradicional do silício poderá brevemente se tornar uma realidade.

Pelo menos se forem confirmadas as previsões teóricas de físicos da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.

Os pesquisadores preveem que uma família de superfícies bem conhecidas de silício, estabilizadas com pequenas quantidades de átomos de ouro, é intrinsecamente magnética - apesar de não conter elementos magnéticos.

Nenhuma das superfícies foi pesquisada experimentalmente até agora especificamente em busca de magnetismo, mas a previsões já têm um suporte indireto dos dados existentes.

Spin-polarizados

Apesar de buscar superar a era do silício, qualquer nova tecnologia que queira substituir a eletrônica atual pode ter um grande impulso se aproveitar o conhecimento e os equipamentos utilizados no próprio silício.

Se um dispositivo spintrônico puder ser construído sobre uma pastilha de silício, a eletrônica de entrada e saída poderá ser integrada diretamente com a parte magnética do aparelho.

Este tem sido um obstáculo para as atuais abordagens da spintrônica. Por exemplo, a injeção de spin de um metal em silício é muito ineficiente a menos que a interface metal/semicondutor seja cuidadosamente otimizada.

Segundo o estudo, a superfície magnética de silício forma naturalmente - por um processo de automontagem - estruturas estabilizados por cadeias de átomos de ouro, resolvendo por si só essa etapa de otimização.

Alguns dos átomos de silício, localizados nas bordas desses "degraus", possuem elétrons desemparelhados que são totalmente spin-polarizados e magneticamente ordenados, desde que estejam sob temperaturas suficientemente baixas.

Superfícies unidimensionais

Várias equipes em todo o mundo têm estudado essas superfícies "unidimensionais" de silício. "A ideia de criar magnetismo em um material não magnético por meio da manipulação de sua estrutura tem intrigado os cientistas há muito tempo. A esperança de realizar essa ideia usando o silício tem sido amplamente discutida ao longo de décadas, mas até agora nenhuma dessas especulações foi verificada," diz o Dr. Franz Himpsel, que descobriu as superfícies de silício e ouro - Si(553)-Au.

Mas já há evidências experimentais indiretas para apoiar a possibilidade do magnetismo em superfícies de silício.

Dois grupos de pesquisa, na Universidade Yonsei, na Coreia, e no Laboratório Nacional Oak Ridge, nos Estados Unidos, verificaram que o Si(553) gera "ondulações" com duas periodicidades diferentes. A teoria agora proposta prevê perfeitamente essas ondulações. Contudo, se o magnetismo for retirado da teoria, elas não deveriam existir, como de fato existem.

Cadeias lineares de átomos spin-polarizados formam modelos atomicamente perfeitos para memórias e circuitos lógicos definitivos, nas quais um único spin representa um bit.

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