André Neves Ribeiro
10/07/2017
Para a manipulação atômica, dois importantes marcos ocorreram em 2012: 1- a fabricação de um bit usando apenas 12 átomos de Fe depositados sobre uma superfície de Cu2N (o bit foi associado aos estados antiferromagnéticos de Néel) [2]; 2- um transistor de um único átomo, fabricado depositando deterministicamente um átomo de fósforo sobre um cristal de silício [3].
Em se tratando de armazenamento de dados, embora utilizar o ordenamento coletivo dos spins de 12 átomos de Fe para codificar o bit tenha sido um feito histórico, o limite máximo (a priori) é associar o bit ao spin de um único átomo. Isso não é tarefa fácil! A primeira questão (que já vem sendo analisada por cientistas da área) é pesquisar quais átomos individuais, e sobre quais substratos, apresentam momento magnético. Nesse sentido, uma descoberta extraordinária foi publicada na última sexta-feira (07/07/2017), na revista americana Physical Review Letters. Pesquisadores da Alemanha mostraram que mesmo átomos individuais (sobre substratos) não magnéticos podem exibir flutuações magnéticas – chamadas de excitações de spin paramagnéticas [4]. Os metais de transição Rh, Ni, Ir e Sc depositados (individualmente) sobre o substrato metálico Ag(111) foram alguns dos sistemas que apresentaram essas excitações.
A partir de uma análise teórica usando a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo, eles foram hábeis para mostrar que o mecanismo responsável pelas excitações é análogo ao do magnetismo de Stoner. Ou seja, depende da repulsão de Coulomb entre elétrons ocupando o mesmo orbital atômico (U) e da densidade de estados no nível de Fermi [ρ(EF)] do átomo sobre o substrato. As excitações adquirem uma estrutura de pico bem definida na região de energia do meV (obtidas experimentalmente) para sistemas (átomo + substrato) em que U·ρ(EF) ~ 1. A análise revelou ainda uma forte dependência das excitações com campos magnéticos aplicados externamente, exibindo o análogo atômico de uma transição de fase quântica à medida que o campo se aproxima do valor crítico. Como destacado pelos próprios pesquisadores, esta característica notável abre inesperados potenciais de aplicações de átomos não magnéticos em nanotecnologia [4].
[1] Crédito da imagem: Runningamok19 (Wikimedia Commons) / Creative Commons (CC BY 3.0). URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atomic_exchange_diffusion_2.gif.
[2] S Loth et al. Bistability in Atomic-Scale Antiferromagnets. Science 335, 196 (2012).
[3] M Fuechsle et al. A single-atom transistor. Nature Nanotechnology 7, 242 (2012).
[4] J Ibañez-Azpiroz et al. Tuning Paramagnetic Spin Excitations of Single Adatoms. Physical Review Letters 119, 017203 (2017).
Como citar este artigo: André Neves Ribeiro. Uma descoberta inesperada para a nanotecnologia. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2017/07/uma-descoberta-inesperada-para-a-nanotecnologia/. Publicado em 10 de julho (2017).
Parabéns pela divulgação dessa notícia…
Estamos trabalhando com nano estruturas em forma de filmes finos…quem sabe se a gente não consegue algo semelhante????
Muito obrigado, Marcelo, por seu comentário.
Realmente será fantástico se o grupo de Sergipe (DFI-UFS) conseguir obter resultados similares aos reportados pelos pessoal da Alemanha. O domínio para a construção de um sistema que apresenta o análogo atômico de uma transição de fase quântica vai proporcionar um playground de Física para vocês.
Bom trabalho!!!