As medições mais detalhadas revelaram que o spin do elétron não é perfeitamente alinhado à perpendicular da direção do movimento do elétron quando os elétrons possuem energias mais altas. [Imagem: Gedik Group]
Isolantes topológicos
Antes que os caudalosos rios de elétrons da eletrônica possam ser substituídos pelos conta-gotas de spins da spintrônica é necessário entender melhor e aprender a controlar essa sutil propriedade dos elétrons.
Agora, cientistas do MIT descobriram uma forma de observar e controlar a forma como os elétrons "giram" - seu spin - na superfície de uma nova classe promissora de materiais.
E tiveram uma surpresa em relação ao que previa a teoria.
A classe de materiais exóticos, chamada de "isolantes topológicos", foi descoberta há poucos anos, e vem sendo estudada para aplicações desde os supercondutores até os computadores quânticos.
E agora eles ficaram ainda mais interessantes.
Spin com luz
Nuh Gedik e seus colegas descobriram que é possível usar a luz não apenas para "ler" o spin dos elétrons que fluem sobre os isolantes topológicos, como também para alterar esses spins, o que é feito mudando a polarização da luz de controle.
O uso da luz para controlar um componente spintrônico significa não apenas que essa nova geração de circuitos lógicos poderá consumir muito menos energia, como também será várias ordens de grandeza mais rápidos.
A nova técnica fornece um mapeamento tridimensional da energia do elétron, do seu momento e do estado de seu spin, tudo em uma única "leitura".
Isto foi possível com a utilização de pulsos intensos e muito curtos de luz polarizada circularmente.
Spin não-perpendicular
Como o tempo de "viagem" dos pulsos de luz pode ser medido com grande precisão, os pesquisadores usaram a técnica para medir como o spin e o movimento do elétron estão relacionados.
E eles fizeram isto para elétrons viajando em todas as direções e com diferentes momentos, tudo em uma fração do tempo exigido pelas técnicas existentes.
E a técnica também revelou uma surpresa inesperada.
As medições mais detalhadas revelaram que o spin do elétron não é perfeitamente alinhado à perpendicular da direção do movimento do elétron. Quando os elétrons possuem energias mais altas, há uma espécie de "curvatura" nesse alinhamento.
"Entender essa distorção será importante quando esses materiais forem usados em novas tecnologias," preveem os pesquisadores.
Bibliografia:
Observation of a Warped Helical Spin Texture in Bi2Se3 from Circular Dichroism Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
Y. H. Wang, D. Hsieh, D. Pilon, L. Fu, D. R. Gardner, Y. S. Lee, N. Gedik
Physical Review Letters
Vol.: 107, 207602
DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.207602
Control over topological insulator photocurrents with light polarization
J. W. McIver, D. Hsieh, H. Steinberg, P. Jarillo-Herrero, N. Gedik
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2011.214
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