Físicos descobriram como controlar eletrões sem ímanes, usando fónons quirais.

Nova abordagem na orbitrónica pode acelerar a eletrónica e reduzir o consumo de energia ao dispensar materiais magnéticos complexos

Investigadores da Carolina do Norte e da Universidade de Utah propuseram uma nova forma de controlar eletrões através de fónons quirais. Esta descoberta elimina a necessidade de recorrer a materiais magnéticos e pode tornar a eletrónica mais rápida e mais eficiente em termos energéticos.

Orbitrónica e fónons quirais: a alternativa sem magnetismo

A orbitrónica é a área que estuda a utilização do momento angular orbital dos eletrões para armazenar e processar informação. Até agora, para controlar esse movimento, eram necessários materiais magnéticos, como o ferro, que são caros e difíceis de escalar. O novo estudo apresenta uma alternativa: usar fónons quirais.

Os fónons quirais são “vibrações coletivas dos átomos” em cristais com estrutura quiral, como o α-quartzo. Essas vibrações deslocam-se em espiral e transferem momento angular orbital para os eletrões. Pela primeira vez, os cientistas demonstraram que este processo também pode ocorrer em materiais não magnéticos.

Nos testes realizados, foi utilizado α-quartzo para alinhar os fónons quirais e transmitir o seu movimento aos eletrões. Isso gerou um fluxo de momento angular orbital, que os investigadores chamaram de “efeito Seebeck orbital”. Para medir esse efeito, aplicaram camadas de metais - tungsténio e titânio - à superfície do quartzo, o que permitiu converter o movimento orbital num sinal elétrico.

Esta abordagem não se limita ao quartzo. Também pode ser aplicada a outros materiais quirais, como telúrio, selénio e perovskites. O método requer menos materiais e permite que o movimento orbital se mantenha durante mais tempo, o que o torna promissor para a criação de dispositivos energeticamente eficientes.

“Os fónons quirais dão-nos novas alavancas para controlar os eletrões, o que pode levar a uma revolução na eletrónica”, afirmou Ricard Bodin, coautor do estudo. Os cientistas esperam que o resultado do trabalho sirva de base a novas tecnologias que alterem a forma como os dados são processados e como os dispositivos são criados.