Grafite 'curvo' é usado para controlar comportamento de elétrons

Uma equipe da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, descobriu que tubos finos de grafite conseguem controlar a interação entre o movimento do elétron e uma propriedade da partícula conhecida como spin, feito que pode ter consequências para o desenvolvimento da nanoeletrônica. Os cientistas do Centro de NanoCiência do Instituto Niels Bohr divulgaram os resultados da pesquisa na publicação científica "Nature Physics".


Trabalhando em parceria com pesquisadores japoneses, o grupo descobriu que quando a superfície do grafite está reta, não ocorre a influência do no spin dos elétrons. Mas quando o material é "enrolado", formando um cilindro, a interação entre o movimento dos elétrons e o spin acontece de forma orientada (confira ilustração abaixo).

Na parte de cima da ilustração, o feixe de elétrons, sob influência da fina cama da grafite 'curva'.
 Abaixo, o comportamento anárquico em uma superfície plana. O movimento dos elétrons é
mostrado, no cilindro, pelos círculos pretos e a 'direção' do spin, pelas barras vermelhas e
brancas. (Foto: Thomas Sand Jespersen / Niels Bohr Institute / Universidade de Copenhague)

  Ao fazer os elétrons se moverem no tubo de apenas poucos nanômetros - um milímetro dividido em um milhão de partes - de diâmetro, circulando a superfície de grafite, a "direção" do spin segue o alinhamento do tubo.


Spins e carbonos valiosos
Grafite é feito de carbono, um dos principais elementos químicos conhecido e que forma desde organismos até diamantes. Um dos derivados do grafite é o grafeno, material semicondutor que rendeu o prêmio Nobel de Física de 2010 a André Geim e Konstantin Novoselov, por pesquisas realizadas seis anos antes.


O elemento também apresenta potencial para servir como base para componentes de computação como chips, com o desenvolvimento de materiais com espessura de átomos. Mas até a pesquisa do Instituto Niels Bohr surgir, o desenvolvimento de materiais com aproveitamento do spin eletrônicos era tido como duvidável, já que é difícil "controlar" e medir a propriedade.


O spin não é uma grandeza espacial como o comprimento ou a largura, mas é um valor que muda nas partículas fundamentais. No caso dos elétrons, a propriedade do spin está relacionada com a proximidade da partícula a um campo magnético.


Ao escolher um número definido de elétrons, os pesquisadores dinamarqueses conseguiram fazer o spin de elétrons ser alinhado com tubos feitos de carbono, com imperfeições e impurezas, o que representa situações mais próximas à realidade dos materiais.


O carbono apresenta também vantagens na comparação com outros elementos químicos como o ouro, no qual o movimento dos elétrons também influencia bastante o spin, mas sob o qual os cientistas não obtêm controle ao manipular em laboratório.

Do G1, em São Paulo