Os monopolos de momento angular orbital têm despertado grande interesse devido ao seu potencial prático no campo emergente da orbitrônica, que promete revolucionar a eletrônica e a miniaturização. Assim como a spintrônica, que explora o momento angular dos elétrons, a orbitrônica também aproveita essa propriedade, mas com foco no momento angular orbital dos elétrons. Essa abordagem traz vantagens significativas, especialmente em materiais leves como o silício, amplamente utilizado na indústria eletrônica.
A orbitrônica surgiu como uma nova alternativa à spintrônica. Enquanto uma corrente elétrica é composta por elétrons em movimento, uma corrente orbital consiste no fluxo de elétrons com seus momentos angulares orbitais alinhados, criando o que chamamos de circuito orbitrônico. A busca por monopolos magnéticos inspirou a ideia de que também poderiam existir monopolos de momento angular orbital, que têm uma característica revolucionária: o momento angular orbital nesses monopolos é isotrópico, ou seja, uniforme em todas as direções.
Segundo cálculos teóricos, o momento angular orbital em um monopolo irradia uniformemente a partir de um ponto central, como os espinhos de um ouriço, o que permite fluxos de informação em qualquer direção. Isso pode transformar a forma como projetamos circuitos e dispositivos eletrônicos. “Essa propriedade é extremamente útil, pois significa que os fluxos de momento angular orbital podem ser gerados em qualquer direção,” explicou Michael Schuler, do Instituto Paul Scherrer, na Suíça.
[Imagem: Michael Schüler]
Monopolos de momento angular orbital e a orbitrônica
A descoberta de monopolos de momento angular orbital abre novos horizontes para a orbitrônica. Em materiais especiais, como a liga de platina e gálio (PtGa), os átomos se organizam em uma estrutura helicoidal, o que confere ao material propriedades eletrônicas singulares, incluindo a geração de correntes de momento angular orbital ao redor de pontos de alta simetria.
Desde que essas teorias foram publicadas, a questão central passou a ser: quais materiais são adequados para gerar fluxos de momento angular orbital e, consequentemente, encontrar seus monopolos? A resposta veio com os semimetais topológicos quirais, uma classe de materiais descoberta em 2019. Esses materiais possuem uma estrutura helicoidal que lhes confere quiralidade intrínseca, permitindo que correntes de momento angular orbital fluam naturalmente.
Segundo Schuler, essa característica oferece uma vantagem sobre outros materiais, pois não exige estímulos externos para gerar texturas de momento angular orbital, facilitando a criação de correntes estáveis e eficientes. A equipe então focou na busca por monopolos em dois tipos de semimetais quirais: um composto de paládio e gálio, e outro de platina e gálio.
Inicialmente, os dados obtidos não faziam sentido, com sinais que pareciam inconsistentes. No entanto, após mais análises, ficou claro que os sinais medidos não eram diretamente proporcionais aos momentos angulares orbitais, mas, em vez disso, giravam em torno dos monopolos, dependendo da energia do fóton utilizado nas medições. Esse resultado preencheu a lacuna entre a teoria e o experimento, confirmando a existência dos monopolos de momento angular orbital.
Agora, com a comprovação teórica e experimental, a comunidade científica tem uma base sólida para explorar e otimizar esses materiais, potencializando a orbitrônica para futuras aplicações tecnológicas.
Achou útil essa informação? Compartilhe com seus amigos!
Deixe-nos a sua opinião aqui nos comentários.
