Energia

Ondas de spin transportam energia do frio para o calor

Ondas de spin transportam energia do calor para o frio
Ondas de spin podem inverter o fluxo tradicional do calor. [Imagem: T. An et al/NMAT]

O calor normalmente flui do quente para o frio.

Mas, no mundo da spintrônica, onde se explora não a carga, mas o spin do elétron, as coisas podem não apenas ser diferentes, mas serem exatamente opostas.

Físicos japoneses e alemães demonstraram que ondas de spin podem inverter o fluxo do calor.

Ondas de spins

Trata-se essencialmente de uma nova forma de transporte de energia, já que o calor não aquece o material no ponto que o atinge, sendo diretamente transportado para outro local.

No experimento, ao ser atingido por um feixe de micro-ondas, a extremidade impactada de um cristal permaneceu fria, enquanto o outro lado se aqueceu - ou seja, a energia foi transportada do lado da extremidade que permaneceu fria para a extremidade que aqueceu por ondas de spin.

O spin é descrito como um "giro do elétron". Mas há também um comportamento coletivo, quando os spins de elétrons adjacentes comportam-se de maneira ordenada, criando uma onda - uma onda de spins.

Embora já se soubesse que elas se comportam como outras ondas - elas podem ser até quantizadas, com sua unidade básica sendo uma quasipartícula conhecida como magnon - as ondas de spin nunca haviam sido exploradas para transferir energia.

Caloritrônica do spin

A equipe acredita que a descoberta será uma ferramenta importante no campo da spintrônica, que busca desenvolver novos dispositivos para o processamento de informações de forma mais rápida e com um gasto mínimo de energia.

Neste caso, abre-se a possibilidade de explorar o calor para armazenar e processar informações.

Os pesquisadores já têm até um nome para essa área emergente - caloritrônica do spin. Seria um ramo emergente da spintrônica, especializado em lidar com a interação entre o calor, a carga e o spin.

Outra possibilidade mais imediata seria usar as ondas de spin para retirar o calor de dentro dos processadores eletrônicos convencionais.

Para isso, contudo, seria necessário desenvolver mecanismos capazes de gerar, direcionar e capturar ondas de spin - talvez a caloritrônica do spin possa ajudar nisso no futuro.

Bibliografia:

Unidirectional spin-wave heat conveyer
T. An, V. I. Vasyuchka, K. Uchida, A. V. Chumak, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, M. B. Jungfleisch, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebrands, S. Maekawa, E. Saitoh
Nature Materials
Vol.: 12, 549-553
DOI: 10.1038/nmat3628




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