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Eletrônica

Conceito de spin do elétron é redefinido por cientistas chineses

Chinese Academy of Sciences - 10/03/2006

Conceito de spin do elétron é redefinido por cientistas chineses
A definição atual não leva em conta uma diferença fundamental entre o spin e a carga: ao contrário da carga, o spin não é mantido em termos gerais. [Imagem: Shi et al.]

O que é spin?

Um grupo de físicos, liderados por cientistas da Academia Chinesa de Ciências, questionou a validade da definição convencional da corrente de spin do elétron, e propôs uma nova definição.

A nova disciplina da eletrônica do spin - ou spintrônica - é uma área emergente no campo da física da matéria condensada e pretende desenvolver uma nova geração da tecnologia da informação utilizando o spin do elétron, em vez de sua carga.

Na eletrônica tradicional, a corrente elétrica é o conceito básico utilizado para descrever a transferência de cargas, enquanto na spintrônica a corrente do spin é o conceito mais importante na descrição da transferência do próprio spin. Logo, como definir adequadamente a corrente do spin é uma questão fundamental para essa nova área de pesquisas.

Definição de spin

Na maioria dos estudos anteriores, a corrente do spin é definida como o produto do operador do spin e a velocidade do elétron, em analogia com a definição da corrente elétrica como sendo o produto da carga do elétron e de sua velocidade.

Entretanto, esta definição não leva em conta uma diferença fundamental entre o spin e a carga: ao contrário da carga, o spin não é mantido em termos gerais. A questão ganhou importância nos estudos mais recentes sobre o efeito Spin-Hall.

O grupo de pesquisadores investigou o conceito de corrente do spin em profundidade e descobriu que sua definição convencional é incompleta e imaterial, não-física, quando tenta descrever o transporte do spin.

Então eles propuseram que a definição adequada da corrente do spin seja uma derivação do tempo total do operador de deslocamento do spin.

Grandeza mensurável

A nova definição se encaixa bem na teoria padrão de transporte próximo ao equilíbrio e é diretamente mensurável. Como um conceito descrevendo o verdadeiro transporte do spin, ela também tem a propriedade desejável de desaparecer em um isolante.

O trabalho resolve uma questão fundamental da spintrônica e tem fortes implicações em futuros estudos.

Por exemplo, utilizando a nova definição de corrente do spin, uma equipe de pesquisadores japoneses recalculou o efeito Spin-Hall para alguns modelos de semicondutores e obteve resultados nulos para sistemas apenas com desordens não-magnéticas de curto alcance, o que contradiz as conclusões anteriores, baseadas na definição convencional da corrente do spin.

Bibliografia:

Proper Definition of Spin Current in Spin-Orbit Coupled Systems
Junren Shi, Ping Zhang, Di Xiao, Qian Niu
Physical Review Letters
24 February 2006
Vol.: 96, 076604 (2006)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.076604
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