Criado primeiro meio-metal 2D do mundo

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 28/07/2025

Meio-metal

Cientistas criaram o primeiro meio-metal bidimensional prtico, um material que conduz eletricidade usando eltrons de apenas um tipo de spin: “spin para cima” ou “spin para baixo”.

O spin uma propriedade magntica de partculas como o eltron, que pode ser vista como um minsculo m que gira numa direo ou noutra. Assim como a carga magntica do eltron permitiu a criao da eletrnica, o spin est viabilizando o surgimento da spintrnica, uma tecnologia da informao de ltima gerao que utiliza tanto a carga quanto o spin dos eltrons para armazenamento e processamento de dados – na eletrnica convencional, apenas a carga do eltron utilizada.

Os meio-metais so essenciais para a spintrnica porque, ao contrrio dos metais tradicionais, os meio-metais permitem a passagem de apenas uma orientao de spin. Isso os torna candidatos ideais conduzir e filtrar os spins.

Assim, a sntese experimental do meio-metal representa um marco na busca por materiais que permitam o desenvolvimento de uma spintrnica energeticamente eficiente, que v alm da eletrnica convencional.

J se conheciam casos especiais de meio-metais, mas todos s funcionam em temperaturas criognicas e perdem suas propriedades especiais na superfcie, limitando seu uso prtico. Assim, a soluo apontava para um meio-metal 2D, com apenas uma camada atmica de espessura, onde no h uma distino clara entre superfcie e interior. Os tericos diziam ser possvel, mas ningum at agora havia conseguido sintetizar um.

O novo material no apenas rompe com todas as limitaes, tornando-se o primeiro meio-metal 2D do mundo, como tambm totalmente funcional a temperatura ambiente.

Meio-metal 2D

Xin Tan e colegas do Centro de Pesquisas Julich, na Alemanha, sintetizaram o meio-metal bidimensional na forma de uma liga ultrafina de ferro e paldio, com apenas dois tomos de espessura, depositada sobre um cristal puro de paldio.

Utilizando uma tcnica de imagem de ltima gerao, chamada microscopia de momento com resoluo de spin, a equipe demonstrou experimentalmente que a liga permite a conduo seletiva de apenas um tipo de spin, confirmando a to almejada semimetalicidade bidimensional.

“Notavelmente, o material no requer uma estrutura cristalina perfeita, o que uma grande vantagem para a fabricao no mundo real. Suas propriedades eletrnicas especiais podem ser sintonizadas com preciso ajustando o teor de ferro,” detalhou Tan.

A descoberta tambm derruba a antiga suposio de que o acoplamento spin-rbita – uma interao entre o spin de um eltron e seu movimento – impede a semimetalicidade. “Em vez disso, quando cuidadosamente equilibrado com a troca magntica dos tomos de ferro, o acoplamento spin-rbita ajuda a possibilitar o efeito, como pudemos demonstrar,” disse a professora Ying-Jiun Chen.

Usos

O novo material pode servir de base para componentes spintrnicos, como filtros de spin e sistemas de torque spin-rbita, cruciais para a comutao de estados magnticos em chips de memria. Como opera temperatura ambiente e se integra bem com a tecnologia de filmes finos, a liga oferece um caminho promissor para aplicaes prticas.

Alm disso, o material apresenta uma caracterstica rara: Sua polarizao de spin ocorre na direo oposta magnetizao, um fenmeno que pode abrir caminho para novas funcionalidades em componentes magnticos em nanoescala.

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