Gerando correntes de spin diretamente usando pulsos de laser ultracurtos

Uma equipe internacional de físicos descobriu que é possível gerar correntes de spin diretamente usando certos tipos de pulsos de laser ultracurtos. Em seu estudo, publicado no periódico Cartas de revisão físicao grupo usou um pulso de laser polarizado linearmente e um laser de sonda polarizado circularmente para criar as correntes de spin.

Correntes de spin são um tipo de fluxo elétrico em que os elétrons são organizados por spins alinhados. A teoria sugere que elas podem levar a dispositivos eletrônicos que funcionam mais rápido — também se espera que sejam mais eficientes, reduzindo os custos de energia.

Esforços anteriores para gerar tais correntes de forma utilizável envolveram tipicamente o uso de lasers para gerar o spin, ainda que indiretamente. Esses esforços se mostraram ineficientes, no entanto, devido ao laser aplicado gerar elétrons com orientação mista, resultando na necessidade de filtrar um ou outro. Nesse novo esforço, a equipe de pesquisa encontrou uma maneira de gerar correntes de spin diretamente com elétrons na mesma orientação.

Os pesquisadores criaram um bloco alvo composto de 20 camadas alternadas de platina e cobalto, cada uma com apenas um nanômetro de espessura. Em seguida, eles colocaram o bloco em um recipiente e direcionaram um campo magnético nele de baixo para cima, o que tornou o campo perpendicular às camadas no bloco — o campo magnético também era forte o suficiente para alinhar os spins dos elétrons em ambos os materiais em camadas.

Em seguida, os pesquisadores dispararam um laser polarizado no bloco usando pulsos curtos. Então, eles dispararam outro laser no bloco no mesmo lugar — este um tipo de sonda polarizada circularmente. Isso resultou na mudança dos spins dos elétrons entre as camadas que compõem o bloco em alguns femtossegundos, o que a equipe de pesquisa observa ser mais rápido do que as outras técnicas.

Ao testar seu dispositivo, a equipe de pesquisa descobriu que os lasers forçaram uma mudança repentina na ordem magnética dentro de ambas as camadas do bloco, alterando o grau de magnetismo. Eles também usaram cálculos teóricos para aproximar as interações eletrônicas e descobriram que concordavam com os resultados experimentais.

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