Durante décadas, o silício - pelas propriedades óticas e elétricas de semicondutor – tem sido o material dominante na eletrônica convencional à base do transporte de carga elétrica.
Uma reviravolta nas pesquisas está fazendo o silício reunir as condições para entrar no domínio da spintrônica, onde a nova moeda é o spin do elétron.
Os computadores modernos apresentam sérios desafios para a eletrônica convencional baseada na tecnologia do silício.
A crescente demanda sobre a velocidade dos processadores, a capacidade das memórias de armazenamento de dados e a potência de consumo estão forçando os pesquisadores a adentrar em territórios ainda não explorados para melhorar o desempenho desses dispositivos.
No âmbito destas iniciativas, APPELBAUM e sua equipe apresentam um desenvolvimento possivelmente decisivo: a primeira demonstração do transporte e manipulação coerente dos spins dos elétrons no silício.
Na eletrônica de spin, ou spintrônica, a informação é representada pelo spin e pela direção da correspondente magnetização.
Os materiais ferromagnéticos, tais como o ferro ou o cobalto, têm uma magnetização finita, porque a maior parte dos spins dos elétrons estão orientados no mesmo sentido ou em sentido oposto ao eixo de magnetização, dependendo do material.
Essa direção da magnetização persiste sem ação externa, e, portanto, é estável.
Por esse motivo, muitas aplicações da spintrônica baseadas em nanoestructuras de metais ferromagnéticos – tais como os discos rígidos magnéticos e, mais recentemente, as memórias magnéticas de acesso aleatório (MRAMs) – já mostraram o alcance comercial.
Porém há outras aplicações – tais como a lógica reprogramável – em que a spintrônica ainda não conseguiu superar muitas dificuldades.
Para que isso aconteça, a spintrônica tem que conquistar o silício – material abundante, barato e entrincheirado na eletrônica convencional para os semicondutores.
Supõe-se que o spin dos elétrons do silício consegue sobreviver por tempo suficientemente longo para permitir a persistência da informação “spin-codificada”.
Desse modo, os dispositivos à base de silício poderiam oferecer melhorias significativas nos transistores de spin propostos e nos esquemas de computação quântica fundamentados na spintrônica.
No entanto, a demonstração dos ingredientes básicos da spintrônica – a injeção de spin, o transporte de spin, a manipulação e a detecção de spin – tem sido difícil de realizar no silício.
Então porque o silício resistiu durante tanto tempo, quando outros semicondutores – tais como o arseneto de gálio (GaAs) usado na eletrônica de telefonia celular – se revelaram mais adequados?
Veremos isso na próxima parte.