O domínio da spintrônica – a eletrônica com o spin – procura explorar o spin dos elétrons nos metais e semicondutores a fim de realizar tarefas que, atualmente, são rotineiramente realizadas pelo transporte da carga dos elétrons.(ver “Spintrônica: Catracas de Spin”)
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).