A spintrônica – uma tecnologia emergente que explora o comportamento dos elétrons com spins ‘para cima’ (’spin-up’) e ‘para baixo’ (’spin-down’) – promete melhorar o seu desempenho e a funcionalidade para a próxima geração de dispositivos de estado sólido.(ver “Spintrônica: Catracas de Spin”)
Os filtros para spin – que permitem a passagem de elétrons com apenas uma orientação para os spins – são particularmente importantes componentes da spintrônica.
A equipe de Zhengxiang Gao na Universidade de Pequim, aplicou a teoria do funcional da densidade (DFT, do inglês) para investigar o potencial de utilização de materiais orgânicos para fabricar os filtros para spin.
Os materiais semi-metálicos (half metal) – que permitem a condução de elétrons com os spins em certa direção, mas se comportam como isolantes para os elétrons com spins na direção oposta – são conhecidos por serem bons candidatos para fabricar filtros para spin.
A sugestão é que um fio unidimensional (ver imagem) contendo átomos de metais – tais como o vanádio (marcado em vermelho) e o ferro (marcado em branco) – amontoados entre moléculas aromáticas – tais como o benzeno e o ociclopentadienil (marcado em cinza) – poderia ser um semi-metal orgânico.
Usando a teoria DFT, os pesquisadores previram que os fios que contêm apenas íons de vanádio apresentam comportamento de material semi-metálico, mas aqueles fios que contêm vanádio e ferro são semicondutores.
Quando os fios estão acoplados a eletrodos de ouro nas duas extremidades, no entanto, os fios de ciclopentadienil apenas com vanádio ou alternando vanádio e átomos de ferro, podem se tornar filtros para spin altamente eficazes.
Os pesquisadores também mostraram que os fios meio-metálicos que não contém ferro são melhores filtros de spin do que os fios semicondutores contendo ferro.
A leitura completa dessa experiência pode ser feita em:
Wang, L. et al. Novel one-dimensional organometallic half metals: Vanadium-cyclopentadienyl, vanadium-cyclopentadienyl-benzene, and vanadium-anthracene wires. Nano Lett. (2008).