Spintrônica

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A spintrónica (português europeu) ou spintrônica (português brasileiro) (um neologismo para "eletrônica baseada em spin"), também conhecida como magnetoelectrônica, é uma tecnologia emergente que explora a propensão quântica dos elétrons de girar (spin em inglês) assim como fazer uso do estado de suas cargas. O spin por si só é manifestado como um estado de energia magnético fracamente detectável caracterizado com "spin para cima" e "spin para baixo". [1][2] [3]

O uso convencional do estado eletrônico em semicondutores possui razões puramente binárias, onde o estado ou fluxo do elétron representa apenas 0 ou 1, e a faixa de oito bits pode representar um número entre 0 e 255, mas apenas um número de cada vez. Bits quânticos spintrônicos (conhecidos como qubits) exploram o estado "spin para cima" e "spin para baixo" como superposições de 0 ou 1 intrinsicamente, então, um registrador de dois qubits spintrônicos poderia ter oito estados possíveis ao invés de quatro.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Graças à spintrônica foi possível, por exemplo, aumentar tremendamente a velocidade de leitura e escrita dos atuais discos rígidos graças a uma tecnologia denominada GMR (giant magnetoresistance) resistência magnética gigante[4], descoberta pelos Profs. Albert Fert .[5] e Peter Grünberg . (1988).[6] , feito que lhes deu o Prêmio Nobel de Física de 2007.[7] Basicamente essa descoberta baseia-se no fato de que quando os elétrons estão com o seu spin orientado com um definido campo magnético, a resistência à sua passagem diminui muito (resistência elétrica), o que significa maiores correntes para a mesma tensão e portanto maior velocidade no processo de leitura ou gravação, fato que também possibilitou aumentar a densidade de bits nas trilhas dos discos, nos possibilitando hoje discos de muito maior capacidade e em tamanhos físicos ainda menores, como por exemplo os atuais discos de 1 ou 2 TB de tamanho reduzido para notebooks e tablets.

A spintrônica também está presente nas novas memórias de computador, chamadas de memórias MRAM Magnetoresistive Random Access Memory. O propósito desta nova memória é armazenar dados que seriam perdidos caso o computador fosse desligado. Como o spin do elétron é um fenômeno da física do estado sólido, e ocorre independentemente de alimentação de energia externa, ele tornou possível a memória denominada Solid State Memory (memória de estado sólido) que não tem seu estado alterado pela interrupção da energia no sistema, ou seja o usuário pode então desligar e religar o computador que a informação registrada na memória não se altera e portanto pode-se continuar digitando o texto em que se estava trabalhando.

Pesquisadores acreditam que além do armazenamento de dados, a spintrônica pode ser aplicada aos semicondutores, criação de processadores para computadores quânticos, entre outros.

Existe diversas aplicações, mas o ponto forte pesquisado é a utilização do "entrelaçamento" quântico que existe entre os elétrons assim sendo possível transmitir uma informação apenas com o gasto de energia de produzir o primeiro pulso ("girar" um elétron, mudar a orientação do seu spin), pois a partir deste pulso toda a cadeia ligada a este elétron ira responder da mesma forma mudando a orientação do seu spin e não gastando energia a mais para isso.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Leitura adicional[editar | editar código-fonte]

  • Ultrafast Manipulation of Electron Spin Coherence. J. A. Gupta, R. Knobel, N. Samarth and D. D. Awschalom in Science, Vol. 292, pages 2458-2461; June 29, 2001.
  • Spintronics: A Spin-Based Electronics Vision for the Future. S. A. Wolf et al, Science 294, 1488-1495 (2001)
  • How to Create a Spin Current. P. Sharma, Science 307, 531-533 (2005)
  • "Electron Manipulation and Spin Current". D. Grinevich. 3rd Edition, 2003.*
  • ZHU, Jian-Gang. Magnetoresistive random access memory: the path to competitiveness and scalability. Proceedings of the IEEE, v. 96, n. 11, p. 1786-1798, 2008.
  • A new spin on magnetic memories - Andrew D. Kent & Daniel C. Worledge - Nature Nanotechnology 10, 187–191 (2015) doi:10.1038/nnano.2015.24 - Published online 05 March 2015 - http://www.nature.com/nnano/journal/v10/n3/full/nnano.2015.24.html

Referências

  1. Scientific American (2002) (em inglês)
  2. IBM (2003)
  3. Shift from electronics to spintronics opens up possibilities of faster data - September 2, 2015 by Atsufumi Hirohata, The Conversation
  4. http://www.if.ufrj.br/~joras/disciplinas/07.1/topicos/tatiana.pdf spintrônica]
  5. Baibich, M. N.; Broto, J. M.; Fert, A.; Nguyen Van Dau, F. N.; Petroff, F.; Etienne, P.; Creuzet, G.; Friederich, A.; Chazelas, J. (1988). «Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices» (PDF). Physical Review Letters. 61 (21): 2472–2475. Bibcode:1988PhRvL..61.2472B. PMID 10039127. doi:10.1103/PhysRevLett.61.2472 
  6. Binasch, G.; Grünberg, P.; Saurenbach, F.; Zinn, W. (1989). «Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange». Physical Review B. 39 (7). 4828 páginas. Bibcode:1989PhRvB..39.4828B. doi:10.1103/PhysRevB.39.4828 
  7. [http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2007/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2007/