Luz que ativa informação: pesquisa apoiada pela FAPDF é publicada na ‘Nature Communications’

Por Kleber Karpov

Um estudo liderado pelo pesquisador Jorlandio Francisco Felix, da Universidade de Brasília (UnB), demonstrou a possibilidade de modular correntes de spin utilizando luz. A pesquisa, divulgada em (21/Fev), foi publicada na revista científica ‘Nature Communications’ (2025) e contou com apoio da Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF). O avanço, obtido em colaboração com o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), representa um passo significativo para a spintrônica, pois abre caminho para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos mais rápidos, menores e com menor consumo de energia.

O que está em jogo: o spin do elétron

O estudo insere-se no campo da spintrônica, uma área da física que explora o spin do elétron. Essa propriedade quântica, entendida de forma simplificada como um “estado interno” da partícula, possui dois valores possíveis e pode ser utilizada para representar e processar informação de maneira inovadora.

A diferença fundamental para a tecnologia atual é o acréscimo de uma nova camada de codificação. Segundo o pesquisador Jorlandio Francisco Felix, “enquanto a eletrônica convencional utiliza apenas a carga elétrica do elétron, a spintrônica explora também o spin como uma nova forma de codificar informação”.

Luz como ferramenta de controle

Os cientistas demonstraram que é possível usar a luz para gerenciar a conversão de uma corrente de spin em um sinal elétrico mensurável, processo conhecido como conversão spin–carga. A iluminação adequada pode intensificar, reduzir ou até mesmo anular completamente o sinal elétrico resultante, funcionando como um interruptor óptico de alta precisão.

Este resultado abre novas perspectivas para a opto-spintrônica, campo emergente que integra propriedades ópticas e magnéticas. A capacidade de modular sistemas com luz, em vez de depender apenas de correntes elétricas, aponta para o desenvolvimento de tecnologias potencialmente mais eficientes e rápidas.

Material ultrafino

O experimento utilizou o dissulfeto de molibdênio (MoS₂), um material bidimensional com espessura de ordem atômica. Materiais 2D são considerados estratégicos por permitirem miniaturização extrema e pela capacidade de serem combinados em camadas para formar novas estruturas com propriedades ajustáveis.

Um dos achados mais relevantes do artigo foi a identificação de que a conversão spin–carga no MoS₂ ocorre por meio de dois mecanismos físicos distintos e simultâneos. Um deles está associado às bordas metálicas dos flocos do material, enquanto o outro se relaciona à sua região interna semicondutora.

Estes dois canais competem entre si, e o domínio de um sobre o outro pode ser modulado pela geometria dos flocos e pela intensidade da luz. A descoberta de que eles podem se anular mutuamente sob certas condições oferece maior previsibilidade para o projeto de futuros dispositivos spintrônicos.

Aplicações

O controle óptico da corrente de spin pode beneficiar diversas áreas, incluindo o desenvolvimento de memórias e lógicas com menor consumo energético, sensores ativados por luz e arquiteturas para processamento neuromórfico. A integração entre spin e luz promete aumentar a velocidade de processamento e reduzir a dissipação de energia em futuros componentes eletrônicos.

A pesquisa recebeu apoio da Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF) por meio da chamada BIO Learning, vinculada ao edital Programa FAPDF Learning de 2023. A iniciativa visa o fortalecimento da produção científica no Distrito Federal.