Físicos do RIKEN, no Japão, revelaram recentemente, em um estudo, o motivo pelo qual a intensidade do fluxo de elétrons em ímãs quirais depende da direção. Essa descoberta pode contribuir para o desenvolvimento de futuros dispositivos eletrônicos de baixo consumo de energia. Os resultados foram publicados na revista Science Advances.

Ímãs quirais possuem uma estrutura única de spin eletrônico helicoidal, permitindo que os elétrons fluam preferencialmente em uma direção, semelhante ao efeito diodo obtido em um único material. Esses materiais, capazes de abrigar minúsculos vórtices magnéticos chamados skyrmions, são considerados promissores para aplicações em dispositivos de armazenamento de energia de baixo consumo. Anteriormente, o mecanismo que leva a esse fluxo de elétrons dependente da direção era desconhecido.

A equipe de pesquisa escolheu um ímã quiral composto de cobalto, zinco e manganês como objeto de estudo. Esse material mantém seu alinhamento de spin helicoidal em uma ampla faixa de temperatura, incluindo a temperatura ambiente. Daisuke Nakamura, do Centro de Ciência de Materiais Emergentes do RIKEN, afirmou: "Se pudermos determinar esse mecanismo, poderemos controlar melhor esse sistema." Combinando medições experimentais com cálculos teóricos, os pesquisadores descobriram dois efeitos distintos que podem explicar o fenômeno, sendo o efeito dominante dependente da temperatura e das condições do campo magnético.

Um mecanismo envolve a diferença de espalhamento entre elétrons e quase-partículas magnéticas quirais; outro mecanismo relaciona-se ao acoplamento de elétrons móveis com o spin helicoidal de elétrons estáticos. A equipe de pesquisa prevê que essas descobertas também se aplicarão a outros sistemas de materiais, potencialmente abrindo novos caminhos para pesquisas na área de condutividade unidirecional. O próximo passo é explorar os efeitos do ajuste da proporção de elementos metálicos no material para alterar as propriedades dos ímãs quirais.