Circuito híbrido unifica eletrônica e spintrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/05/2011

Esquema do circuito que integrou componentes eletrônicos e uma memória spintrônica feita de plástico.
[Imagem: Johnston-Halperin Lab]

Acaba de ser criado o primeiro circuito eletrônico que mescla os componentes semicondutores tradicionais com componentes spintrônicos orgânicos, dispositivos que usam o spin dos elétrons para ler, escrever e manipular os dados.

Memória spintrônica

O componente mais avançado do novo circuito é uma memória spintrônica orgânica, uma memória de plástico que usa o spin do elétron para guardar dados, desenvolvida pela equipe do Dr. Arthur Epstein, da Universidade do Estado de Ohio, em Agosto do ano passado.

Agora, a equipe do seu colega Ezekiel Johnston-Halperin integrou essa memória spintrônica de plástico juntamente com componentes semicondutores de arseneto de gálio, permitindo que ela funcione em um circuito eletrônico comum.

A prova de conceito de que componentes spintrônicos e eletrônicos funcionam em conjunto é um circuito no qual uma corrente elétrica polarizada pelo spin é emitida pelo material plástico, passando pelo arseneto de gálio e chegando até um diodo emissor de luz, um LED.

"As estruturas híbridas prometem uma funcionalidade que nenhum outro material, nem orgânico, nem inorgânico, pode alcançar sozinho," disse Johnston-Halperin.

Processador spintrônico

Em vez de detectar os 0s e 1s digitais pela presença ou ausência de elétrons, um dispositivo spintrônico lê a polarização do elétron - spin para cima ou spin para baixo -, uma propriedade quântica que faz cada elétron individual parecer um pequeno ímã.

Essas correntes elétricas polarizadas pelo spin foram fundamentais para se alcançar o nível de terabytes das memórias de armazenamento mais modernas, que não teriam sido possíveis sem a spintrônica.

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O que os cientistas estão tentando fazer agora é levar a tecnologia spintrônica além do armazenamento de dados, para usá-la na parte lógica dos circuitos.

Um processador spintrônico consumirá muito menos energia, dissipará menos calor e permitirá a construção de computadores com boot instantâneo.

Assim como o primeiro transístor ou o primeiro circuito integrado, o primeiro circuito híbrido eletrônico-spintrônico não é muito bonito.
[Imagem: Johnston-Halperin Lab]

Isto exige materiais que também sejam magnéticos - os semicondutores tradicionais que apresentam magnetismo geralmente o fazem em temperaturas criogênicas.

"A fim de construir um circuito spintrônico prático, nós precisamos de um material que seja simultaneamente semicondutor e magnético a temperatura ambiente. Pelo que eu sei, os materiais orgânicos fabricados pela equipe do Dr. Epstein são os únicos assim," diz Johnston-Halperin.

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Corrente polarizada pelo spin

O material spintrônico orgânico é feito com um polímero chamado tetracianoetileno de vanádio, responsável por colocar o spin de todos os elétrons no mesmo sentido.

Essa corrente polarizada passou através da camada de arseneto de gálio e chegou até o LED.

Para confirmar que os elétrons chegam polarizados no LED, os pesquisadores mediram o espectro e a polarização da luz emitida pelo LED - a luz de fato é polarizada, um efeito gerado pela corrente original, polarizada pelo spin.

Antes de chegar a um circuito eletrônico prático, o que deverá levar alguns anos, o dispositivo de testes poderá funcionar como uma ferramenta para que outros cientistas testem o spin em outros sistemas orgânicos.

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