Em 2025, uma equipe de cientistas dos Países Baixos alcançou um avanço significativo na tecnologia quântica, desenvolvendo dispositivos ultrafinos que funcionam sem ímãs volumosos e operam à temperatura ambiente. Essa descoberta abre novos horizontes para a criação de tecnologias compactas, rápidas e energeticamente eficientes.
A pesquisa, publicada na Nature Communications, confirmou a existência do efeito Hall de spin quântico (QSH) no grafeno sem a necessidade de um campo magnético externo. Este efeito, relacionado à propriedade quântica dos elétrons conhecida como spin, permite a transmissão e o processamento de informações usando dispositivos espintrônicos.
Durante os experimentos, os cientistas usaram grafeno magnético, sobrepondo-o com um material antiferromagnético, CrPS₄. Essa combinação alterou as propriedades internas do grafeno, levando a interações spin-órbita e de troca, cruciais para a formação de estados de borda topologicamente protegidos. Esses estados garantem o movimento dos elétrons ao longo das bordas do material sem resistência, com seus spins alinhados em direções opostas – este é o efeito Hall de spin quântico.
A criação de tais dispositivos anteriormente enfrentava desafios significativos, pois o controle do spin dos elétrons exigia campos magnéticos poderosos e temperaturas extremamente baixas. No entanto, a nova pesquisa demonstrou que as propriedades magnéticas podem ser criadas internamente dentro do material, usando o efeito de proximidade com o antiferromagnético CrPS₄. Os pesquisadores também observaram que a capacidade de observar estados de spin estáveis, mesmo à temperatura ambiente, torna a tecnologia mais prática para aplicações do mundo real.
Essa descoberta valida as previsões teóricas feitas há uma década, indicando que o grafeno, sob condições específicas, pode suportar estados de spin quânticos estáveis. Um dos pesquisadores enfatizou que a capacidade de criar qubits de spin quântico sem o uso de campos magnéticos externos abre novas oportunidades para a espintrônica e a física topológica.
O efeito Hall de spin quântico é um fenômeno em que os elétrons em um condutor experimentam potenciais diferentes (tensão Hall) nas bordas opostas quando expostos a um campo magnético, perpendicular à corrente. Essa descoberta abre novas perspectivas para dispositivos espintrônicos no futuro.