Uma das descobertas mais interessantes em spintrônica é a magnetorresistência anômala (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 gira perpendicularmente 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. Ao longo do tempo, o SMR tem sido amplamente utilizado para interpretar os resultados de uma variedade de experimentos, incluindo medições de magnetorresistência, ressonância ferromagnética de spin-torque, estudos de tensão Hall harmônica, sensores de campo magnético e mudanças na magnetização ou vetor nulo.
À medida que mais experimentos foram realizados, os pesquisadores notaram algo surpreendente. A UMR foi observada em quase todos os sistemas magnéticos, mesmo nos casos em que nenhum componente de spin Hall estava presente. O efeito também foi detectado em sistemas onde a teoria SMR não se aplica claramente (por exemplo, sem efeito spin Hall). Para resolver estas inconsistências, os cientistas propuseram uma lista crescente de explicações alternativas envolvendo correntes de spin ou efeitos relacionados. Estes incluem Rashba-Edelstein MR, MR spin-órbita, Hall MR orbital, Hall MR orbital, MR de simetria de cristal, Rashba-Edelstein MR orbital e Hanley MR. Cada um foi projetado para levar em conta sinais “semelhantes a SMR” observados em configurações experimentais específicas.
Uma nova resposta empírica emerge
Mais recentemente, o professor Lijun Zhu do Instituto de Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências e o professor Jiangrong Wang da Universidade Chinesa de Hong Kong apresentaram evidências experimentais claras apontando para uma origem diferente do UMR universal. O seu trabalho mostra que os efeitos surgem da forma como os electrões se espalham 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 interpretação não depende de correntes de spin, o que elimina muitas das complicações encontradas nos modelos anteriores.
Seus experimentos revelaram que sinais UMR muito grandes também podem aparecer 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 correspondem de perto às previsões do modelo MR de dois vetores, sem a necessidade de usar um mecanismo baseado em corrente de spin.
Reinterpretando décadas de dados experimentais
Os pesquisadores também conduziram uma revisão cuidadosa de estudos anteriores. Esta reanálise mostra que muitos resultados experimentais influentes, uma vez que o spin é magnetoresistência ou outros processos relacionados à corrente de spin, ou mesmo não relacionados, podem ser explicados consistentemente usando uma estrutura de RM de dois vetores. Além disso, eles destacaram uma série de descobertas experimentais e teóricas que entram em conflito direto com os modelos de RM baseados em correntes de spin, mas são naturalmente explicadas pela abordagem de dois vetores.
Um desafio a uma teoria de longa data
Juntos, esses resultados representam um sério desafio para a teoria SMR há muito aceita. Eles fornecem a primeira confirmação experimental robusta do modelo de magnetorresistência de dois vetores e estabelecem uma explicação física única e universal para o UMR. Ao fazer isso, o trabalho fornece uma maneira mais simples e abrangente de compreender a magnetorresistência em uma ampla gama de sistemas spintrônicos.
A pesquisa foi publicada recentemente na National Science Review sob o título “Origens Físicas da Magnetorresistência Anômala Universal”.
