A spintrônica oferece um caminho promissor para alcançar novas reduções tanto nas dimensões quanto no consumo de energia dos dispositivos de estado sólido.

Nos últimos anos, muitas experiências engenhosas têm procurado desvendar os princípios básicos que governam a criação e a manipulação das correntes de spin: o fluxo de elétrons com polarização efetiva de spin.

Em uma pesquisa inédita, a equipe de Uchida introduz o “Efeito Seebeck para Spin” como uma maneira sobretudo elegante de gerar correntes de spin a partir de uma fonte de tensão de spin, a qual pode ser aplicada e mantida até a distância de aproximadamente 1 centímetro à temperatura ambiente.

O conhecido Efeito Seebeck refere-se ao aparecimento de uma tensão elétrica quando as extremidades de um fio, eletricamente isolado, são colocadas em diferentes temperaturas (Fig. 1A).

O gradiente de temperatura produz um fluxo de corrente que é transportada pelos elétrons para a extremidade com menor temperatura.

Como o fio está eletricamente isolado, há um fluxo invertido de elétrons impulsionado por um gradiente finito no potencial químico, μ, a energia dos elétrons mais energéticos no fio.

A situação é análoga a usar um ventilador para amontoar água em uma lateral de um aquário: o curso de água superficial na direção do vento é equilibrado por um fluxo oposto impulsionado pelo gradiente de pressão na água.

No estado estacionário, o nível de água no tanque – análogo a função do potencial químico μ – tem um perfil inclinado.

Do mesmo modo, o potencial químico μ exibe um perfil inclinado em um gradiente de temperatura (Fig. 1A) e a tensão observada é a diferença no potencial químico μ nas duas extremidades do fio.

Essa tensão termelétrica pode ser usada para gerar eletricidade e é uma fonte vital de energia para os satélites espaciais.

O efeito inverso, conhecido como o Efeito Peltier, é utilizado para resfriar os materiais variando desde micro chipes até vinhos raros.

O resultado completo dessa pesquisa deve ser lido em:

Uchida, K. et al. Nature 455, 778–781 (Out. 2008).

Quem são os premiados?

Ganhando um quarto do prêmio de 1,0 milhão de euros para cada um:

1- Makoto Kobayashi da Organização de Pesquisa do Acelerador de alta Energia (High Energy Accelerator Research Organization) em Tsukuba, Japão;

2- Toshihide Maskawa Yukawa do Instituto de Física Teórica (YITP), na Universidade de Kyoto,

Qual foi o grande motivo da premiação dessa dupla?

- A descoberta da origem da “quebra de simetria” na natureza que contribuiu para a preponderância da matéria sobre a antimatéria neste Universo.

Quem ganhou a outra metade do prêmio?

3- Yoichiro Nambu, da Universidade de Chicago, em Illinois, USA.

O que ele fez para merecer esse prêmio?

- Demonstrou que o conceito de “quebra espontânea de simetria” pode explicar a diversidade de partículas e forças visualizadas na característica quântica da natureza.

A quebra de simetria na natureza descreve como os sistemas físicos podem subitamente mostrar uma preferência por certa direção em detrimento de outras direções.

Por exemplo: um lápis equilibrado sobre a sua ponta apresenta simetrias em torno do seu comprimento visto a partir do topo, mas quando o mesmo se desequilibra e cai, aponta em determinada direção e essa simetria é quebrada.

O mesmo conceito se aplica a muitos sistemas, mas foi Nambu quem ampliou essa teoria para as partículas fundamentais, explica John Ellis, físico teórico do CERN, o laboratório de física de partículas da Europa, em Genebra, Suíça.

Ellis é um dos milhares de cientistas que desejam usar o Large Hadron Collider (LHC) do CERN para desvendar um famigerado produto da quebra de simetria – o boson de Higgs – o qual se acredita ser capaz de dotar as outras partículas com massa.(ver “Large Hadron Collider”)

Kobayashi e Maskawa, entretanto, mostraram como a violação de certa simetria particular poderia criar mais matéria do que antimatéria no Universo – um mistério que vem de longo tempo escondido na física das partículas.

Em um artigo publicado em 1973, eles calcularam que as interações entre os quarks através da força fraca – uma das quatro forças fundamentais da natureza – naturalmente dá origem a uma violação na simetria da paridade de carga elétrica (simetria CP), quando as partículas de matéria não se comportam precisamente como imagens espelhadas das suas homólogas de antimatéria.

“Eles registraram essa enorme manifestação física cuja interpretação é a violação da simetria entre matéria e antimatéria“, comenta Ken Peach, físico da Universidade de Oxford, Inglaterra.

As equações também apresentavam a previsão da existência de uma terceira família de quarks, uma idéia que parecia completamente “artificial” em 1973, até que os quarks foram identificados.

O trabalho de Kobayashi e Maskawa já foi verificado por dois experimentos de alta energia: o experimento Belle no Japão e o experimento BaBar no Centro do Acelerador Linear de Stanford, na Califórnia.

Esses experimentos mediram o decaimento de partículas que incluiu os quarks bottom e os seus resultados experimentais comprovaram as previsões iniciais: “Todas as conclusões são consistentes”, afirma Peach.

No entanto, a violação da simetria CP descoberta pela dupla, atualmente ainda não é suficiente para explicar a dominância total da matéria sobre a antimatéria no Universo .

Peach diz que muitos físicos acreditam que outra violação de simetria ainda mais poderosa pode ser identificada, talvez também por meio das medidas que serão realizadas no LHC.

(Baseado na matéria de Geoff Brumfiel publicada na Nature em 7 de outubro de 2008)

A liga CeCoIn5 (cerium, cobalto, indio) é um material extremamente limpo que pode ser preparado com alta qualidade cristalina.

Sendo um dos chamados supercondutores exóticos, exibe muitas propriedades similares aos mais complexos supercondutores de alta temperatura que utilizam materiais contendo cobre.

A equipe de Kenzelmann utilizou o espalhamento de nêutrons para sondar o ordenamento magnético nesse material a baixa temperatura e na presença de alto campo magnético.

Os resultados publicados mostram que encontraram provas de que o ordenamento magnético está estabilizado pelo comportamento de supercondução e coexiste com o mesmo.

Se ficou interessado por essa novidade, consulte:

M. Kenzelmann, Th. Strässle, C. Niedermayer, M. Sigrist, B. Padmanabhan, M. Zolliker, A. D. Bianchi, R. Movshovich, E. D. Bauer, J. L. Sarrao, J. D. Thompson, Coupled Superconducting and Magnetic Order in CeCoIn5, Science, vol. 321. no. 5896, 19 Setembro 2008.