Cientistas medem magnetismo dos elétrons

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/12/2002

Cientistas e engenheiros construíram os transistores que equipam todos os equipamentos eletrônicos atuais baseados na carga elétrica representada pelo movimento dos elétrons. Mas o elétron também tem outra propriedade chave: um giro magnético que os cientistas acreditam poder ser explorado para desenvolver dispositivos menores, mais rápidos e mais eficientes.

O primeiro passo é determinar as propriedade magnéticas de materiais que poderão ser utilizados para criar dispositivos futurísticos em nanoescala. Uma equipe de físicos da Universidade de Ohio (Estados Unidos) detalhou uma técnica para medir o magnetismo em escala atômica utilizando um microscópio de tunelamento, que poderá ser um avanço crucial rumo à efetivação dessa potencialidade.

Os físicos Arthur Smith e Haiqiang Yang empregaram o potente microscópio para explorar as propriedade magnéticas de um novo composto cristalino de manganês e nitrogênio, que possui uso potencial em futuros dispositivos eletrônicos e magnéticos.

"É a melhor técnica que temos para medir estruturas magnéticas em escala atômica," disse Smith, cujo projeto é financiado pela National Science Foundation.

Em um dispositivo que emprega tanto a eletrônica quanto a girotrônica ("spintronics"), uma fina camada de material magnético deve ser adicionada à eletrônica tradicional para melhorar o desempenho. Possíveis aplicações incluem um LED girotrônico para telas de computador, discos rígidos mais poderosos e mesmo o computador quântico, que tornará possível a execução de cálculos em volumes virtualmente impossíveis de serem alcançados com os computadores eletrônicos tradicionais.

Um dos principais obstáculos que os cientistas têm enfrentado nas experiências com esse tipo de material é fazê-lo funcionar a temperatura ambiente. Os experimentos atuais funcionam a temperaturas muitíssimo baixas, tipicamente ao redor de -200º C.

Smith e Yang estão estudando as propriedades do composto cristalino de manganês e nitrogênio há dois anos, uma vez que ele tem potencial para funcionar a temperatura ambiente. No experimento que acaba de ser realizado, os cientistas recobriram a ponta de uma agulha com átomos magnetizados. Utilizando-a no microscópio como a agulha de um disco para ler a informação registrada em uma minúscula área, eles observaram que os pólos magnéticos de algumas linhas de átomos apontavam em uma direção, enquanto os pólos de outras linhas apontavam na direção oposta. Em superfícies não magnéticas, os átomos não possuem pólos magnéticos orientados.

Outros cientistas têm tido pouco sucesso utilizando outra técnicas - as quais são indiretas e carecem da sensitividade necessária - para visualizar o giro magnético em nível atômico, o que sugere que o microscópio de tunelamento polarizado têm potencial para pesquisas na área.

"Nosso trabalho mostra novas evidências que esta técnica funciona e que ela é muito importante para a nanotecnologia," disse Yang.

O nanomagnetismo é uma área crescente dentro da nanotecnologia, segundo Smith, e os cientistas da área esperam começar a construir estruturas magnéticas em nanoescala nos próximos dois anos. Agora que os físicos foram capazes de medir o "spin" dos elétrons em nanoescala, eles esperam utilizar o microscópio de tunelamento para modificar a superfície de compostos magnéticos.