Uma das descobertas mais marcantes na spintrônica é a magnetorresistência incomum (UMR). Neste efeito, a resistência elétrica de um metal pesado muda quando ele é colocado próximo a um isolador magnético e a direção da magnetização é invertida em um plano perpendicular ao fluxo da corrente elétrica. Este comportamento desempenhou um papel fundamental na formação do conceito de magnetorresistência de spin Hall (SMR), que se tornou a explicação dominante para a UMR. Com o tempo, o SMR tem sido amplamente utilizado para interpretar os resultados de muitos tipos de experimentos, incluindo medições de magnetorresistência, ressonância ferromagnética de torque de spin, estudos de tensão harmônica Hall, sensores de campo magnético e comutação de magnetização ou vetores Néel.
À medida que os novos experimentos eram realizados, os pesquisadores notaram algo incompreensível. A RMN foi detectada em quase todos os sistemas magnéticos, mesmo nos casos em que o material de spin Hall não estava presente. O efeito também foi encontrado em sistemas onde a teoria SMR claramente não se aplica (por exemplo, sem efeito spin Hall). Para resolver estas discrepâncias, os cientistas propuseram uma lista crescente de explicações alternativas envolvendo correntes de spin ou efeitos relacionados. Estes incluíram Rashba-Edelstein MR, MR spin-órbita, Hall MR anômalo, Hall orbital MR, MR cristal-simétrico, Rashba-Edelstein orbital MR e Hanle MR. Cada um foi projetado para levar em conta sinais “semelhantes a SMR” observados em configurações experimentais específicas.
Uma nova resposta experimental aparece
Mais recentemente, o Professor Lijun Zhu do Instituto de Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências e o Professor Xiangjun Wang da Universidade Chinesa de Hong Kong forneceram evidências experimentais claras que apontam para uma origem diferente para o UMR universal. O seu trabalho mostra que o efeito surge da forma como os electrões são espalhados na interface, sendo esta dispersão controlada tanto pela magnetização como pelo campo eléctrico na interface. Este processo é conhecido como magnetorresistência de dois vetores. É importante ressaltar que esta explicação não depende de correntes de spin, o que elimina muitas das complicações encontradas nos modelos anteriores.
Seus experimentos mostraram que sinais UMR muito grandes podem aparecer mesmo em metais magnéticos de camada única. Descobriram também que o efeito inclui contribuições de ordem superior e segue uma regra de soma universal. Todas essas observações estão de acordo com o que o modelo MR de dois vetores prevê, sem a necessidade de invocar mecanismos baseados em correntes de spin.
Reinterpretando décadas de dados experimentais
Os pesquisadores também revisaram cuidadosamente estudos anteriores. Esta reanálise mostrou que muitos resultados experimentais influentes que já foram explicados pela magnetoresistência de spin de Hall ou outros mecanismos relacionados à corrente de spin ou mesmo não relacionados podem ser consistentemente explicados pela estrutura de dois vetores da RM. Além disso, eles destacaram várias descobertas experimentais e teóricas que contradizem diretamente os modelos de RM baseados em correntes de spin, mas são naturalmente explicadas pela abordagem de dois vetores.
Desafiando uma velha teoria
Juntos, esses resultados representam um sério desafio para a teoria SMR há muito aceita. Eles fornecem a primeira confirmação experimental forte do modelo de magnetorresistência de dois vetores e estabelecem uma explicação física única e universal do UMR. Assim, o trabalho oferece uma maneira mais simples e abrangente de entender a magnetorresistência em uma ampla gama de sistemas spintrônicos.
Esta pesquisa foi publicada recentemente na National Science Review sob o título “Origem física da magnetorresistência universal incomum”.
