Imagine um dispositivo eletrônico que possa ser acionado não apenas por corrente elétrica, mas também por luz,  como se um feixe luminoso funcionasse igual a um interruptor extremamente rápido e preciso.

É justamente essa possibilidade que um estudo com participação do pesquisador Jorlandio Francisco Felix, professor associado da Universidade de Brasília (UnB) e líder do Laboratório de Instrumentação em Nanomateriais e Sensores (LabINS), ajuda a consolidar. Com mais de 50 artigos científicos publicados, o pesquisador atua na interface entre materiais bidimensionais, spintrônica e desenvolvimento de dispositivos avançados.

A pesquisa foi apoiada pela Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF)  por meio da chamada BIO Learning, vinculada ao edital Programa FAPDF Learning (2023), iniciativa da Fundação voltada ao fortalecimento da produção científica nas macroáreas bio, tech, gov e agro. 

O artigo foi publicado, em inglês, na revista Nature Communications  (2025), uma das revistas científicas de maior prestígio internacional.

O que está em jogo: o “spin” do elétron

O estudo se insere na área da spintrônica, campo da física que explora o spin do elétron, uma propriedade quântica que pode ser entendida, de forma simplificada, como um “estado interno” da partícula, associado a dois valores possíveis e capaz de representar informação.

Segundo o pesquisador, a diferença em relação à eletrônica tradicional é clara:

“Enquanto a eletrônica convencional utiliza apenas a carga elétrica do elétron, a spintrônica explora também o spin como uma nova forma de codificar informação.”

Na prática, isso pode permitir dispositivos menores, mais rápidos e com menor consumo de energia.

Mas para que isso se torne viável, é preciso conseguir controlar o spin de maneira eficiente.  É justamente nesse ponto que o novo estudo avança.

Luz como ferramenta de controle

Os pesquisadores, em colaboração com Pesquisadores do centro Brasileiro de Pesquisas Físicas  (CBPF), demonstraram que é possível utilizar luz para controlar a conversão entre uma corrente de spin (fluxo de informação baseado nessa propriedade quântica) em um sinal elétrico mensurável,  processo conhecido como conversão spin–carga.

Na prática, isso significa que a iluminação adequada pode intensificar o sinal, reduzi-lo, ou até anulá-lo completamente.

Em vez de depender exclusivamente de correntes elétricas, o sistema pode ser modulado por luz. Esse resultado abre perspectivas para a chamada opto-spintrônica, área que integra propriedades ópticas e magnéticas para o desenvolvimento de tecnologias potencialmente mais eficientes.

Um material ultrafino com múltiplas possibilidades

O experimento foi realizado utilizando dissulfeto de molibdênio (MoS₂), um material bidimensional, isto é, com espessura de ordem atômica. Materiais 2D são considerados estratégicos porque permitem miniaturização extrema e podem ser combinados em camadas, formando heteroestruturas com propriedades ajustáveis.

Além disso, o MoS₂ apresenta uma vantagem adicional: deriva da molibdenita, principal minério do molibdênio, o que favorece sua disponibilidade quando comparado a outros materiais avançados.

Um dos resultados mais relevantes do estudo foi identificar que a conversão spin–carga no MoS₂ não ocorre por um único caminho.

Os pesquisadores mostraram que existem dois mecanismos físicos distintos, um associado às bordas metálicas dos flocos do material e outro relacionado à região interna semicondutora.

Esses dois “canais” atuam simultaneamente e competem entre si. Dependendo da geometria dos flocos e da intensidade da luz, um pode se tornar dominante sobre o outro. Em determinadas condições, ambos podem se equilibrar, anulando o sinal.

Essa compreensão traz maior clareza sobre os mecanismos físicos envolvidos e oferece mais previsibilidade para o projeto de dispositivos futuros.

• O controle óptico da corrente de spin pode beneficiar diversas áreas tecnológicas, abrangendo desde o desenvolvimento de memórias e lógicas spintrônicas com menor consumo energético até a criação de sensores acionados por luz, dispositivos híbridos e arquiteturas voltadas ao processamento neuromórfico ou analógico.

Em perspectiva, sistemas integrados que combinam spin e luz podem contribuir para aumentar a velocidade de processamento e reduzir a dissipação de energia.

Visibilidade global para a ciência do DF e próximos passo

O desenvolvimento da pesquisa contou com apoio da FAPDF, que viabilizou as condições necessárias para a execução do projeto, incluindo estrutura laboratorial, equipe e aprofundamento das análises experimentais.

“Investimento em ciência é o que permite transformar uma ideia em resultado consistente. O fomento foi essencial para consolidar a pesquisa e alcançar o nível de maturidade científica que possibilitou essa publicação.”

O grupo agora avança em colaboração com pesquisadores do CBPF, investigando se o mesmo mecanismo pode ser reproduzido em outros materiais bidimensionais e heteroestruturas.

O objetivo é aproximar os resultados experimentais de aplicações tecnológicas concretas, explorando repetibilidade, estabilidade e integração em arquiteturas mais próximas de dispositivos reais.

Fonte: FAPDF (Texto: Gabriela Pereira, edição: Douglas Silveira/Ascom Fapdf)