Semicondutores magnéticos permitirão chips que calculam e armazenam dados

Em meados dos anos 1990, os semicondutores magnéticos ganharam as páginas de várias publicações científicas e de divulgação. Afinal, colocar uma pitada de magnetismo aos semicondutores, o material responsável por toda a revolução eletrônica pela qual estamos passando, poderá levar a tecnologia dos chips a um novo patamar. Agora, uma pesquisa que virou matéria de capa da revista Nature mostra como os cientistas agora deram um passo importante nesse sentido.

Os transistores, os blocos básicos com que são construídos os chips, baseiam seu funcionamento na carga dos elétrons. Mas os elétrons têm uma propriedade adicional, chamada de spin; é como se cada elétron carregasse um pequeno ímã.

A "polarização" desse ímã pode ser utilizada para o armazenamento de dados de forma persistente, criando memórias que não se perdem quando a energia é desligada. Explorar o potencial desse spin é o objetivo da spintrônica, uma nova forma de computação promissora, mas ainda caminhando rumo a resultados práticos.

É aí que nasce o interesse nos semicondutores magnéticos: eles poderiam ser utilizados tanto para os cálculos quanto para o armazenamento dos dados. É por isso que várias equipes de cientistas ao redor do mundo têm tentado descobrir formas de explorar o potencial desses novos materiais.

Agora, uma equipe de três universidades norte-americanas, trabalhando conjuntamente, conseguiu dar um passo importante na pesquisa dos semicondutores magnéticos: eles inseriram elementos magnéticos no semicondutor um átomo de cada vez.

É a primeira vez que se alcança esse grau de precisão, permitindo que os cientistas analisem com detalhe o processo de magnetização e a interação entre os átomos e os elétrons. Isso poderá permitir que eles criem outros materiais com as mesmas características e com efeitos práticos.

O semicondutor utilizado é o arseneto de gálio, um material já largamente utilizado pela indústria; o magnetismo foi dado por um átomo de manganês. Utilizando um microscópio eletrônico de tunelamento (STM), os cientistas removeram um único átomo de gálio do semicondutor e o substituíram pelo átomo de manganês.

"A capacidade para moldar semicondutores em escala atômica é o cálice sagrado da eletrônica, e este método pode ser a abordagem que faltava," diz o professor Ali Yazdani.

Utilizando sua técnica, os pesquisadores conseguiram descobrir arranjos ótimos entre os átomos, para que os átomos de manganês ampliassem ao máximo as propriedades magnéticas do arseneto de gálio.

Mesmo que esta pesquisa coloque o arseneto de gálio dopado com manganês como o material mais promissor para uma futura geração de chips com dupla função - cálculo e armazenamento, - isto não deverá acontecer em menos de uma década. O material mantêm suas incríveis propriedades semicondutoras-magnéticas apenas abaixo dos -88º C.

Mas é a técnica desenvolvida pelos cientistas o resultado mais promissor da pesquisa. Afinal, moldar as propriedades magnéticas de um material semicondutor - qualquer que seja ele - átomo por átomo, poderá permitir o desenvolvimento de outras combinações - uma delas, quem sabe, funcionando a temperatura ambiente.