A partir do momento em que nos tornamos capazes de visualizar e manipular os átomos e as moléculas, começamos a falar de nanotecnologia. Para buscar uma definição simples, o melhor é partir da origem do termo: o prefixo grego nano quer dizer anão e se refere a uma escala de medida, o nanometro, que representa a ordem de grandeza das dimensões atômicas. Em uma definição mais formal, a nanotecnologia  é a tecnologia dos materiais, processos e produtos cujas dimensões estão na faixa de 0,1 a 100 nanometros.

A nanociência é recente, tendo como marco as décadas de 1970 e 80, pois nelas foram desenvolvidos os instrumentos que permitiram a visualização, e em conseqüência, a manipulação quase direta dos átomos.

A diferença entre ciência e tecnologia é uma tendência geral em vários campos do conhecimento, ficando cada vez mais difícil  diferenciá-los, já que hoje, a tecnologia depende do conhecimento científico e a exploração científica, por outro lado, é cada vez mais dependente de instrumentos, frutos de desenvolvimento tecnológico. Então, talvez não faça muito sentido trabalhar uma diferença entre nanotecnologia e nanociência. A separação entre as duas é mantida na linguagem por hábito.

A nanociência envolve conhecimento de diversas áreas, um retrato atual incluiria, a física, a química, a biologia, a ciência dos materiais, e a simulação e modelagem em computador. Todas envolvidas multidisciplinarmente para tentar resolver os problemas da nanotecnologia.

A nanotecnologia acontece no presente, os microprocessadores dos computadores, ou até mesmo o laser de um aparelho de som, já são produtos nanotecnológicos. No ano de 2002 foi lançado no mercado europeu um vidro autolimpante. Trata-se de um vidro normal, sobre o qual foi aplicada uma película de material ativo com espessura de 40 nanometros. Esse material reage com a água, eliminando a sujeira quando o vidro toma chuva. No mesmo período a industria japonesa colocou no mercado um removedor de odor de banheiro cujo elemento ativo são nanopartículas de ouro, com quantidades mínimas de ouro empregadas pra conseguir o efeito desejado. No Brasil, um grupo de pesquisadores da Embrapa, desenvolveu uma “língua eletrônica”, mais sensível que a língua humana, um dispositivo que combina sensores químicos de espessura nanométrica, com um sofisticado programa de computador para detectar sabores. Na área médica, em especial na produção de fármacos, as possibilidades são imensas, por exemplo, diminuindo os efeitos agressivos a mucosa gástrica, causado pelas altas doses administradas atualmente de antiinflamatórios, reduzindo as dimensões do medicamento a escalas nanométricas ganhando-se em superfície específica e conseguindo o mesmo efeito terapêutico com doses bem menores.

A possibilidade de se fabricar estruturas  semicondutoras na escala nanométrica, tem levado ao surgimento de novas áreas de pesquisa básica tanto em magnetismo  quanto em semicondutores.  Atribui-se que grande parte dessa evolução foi estimulada pela descoberta de novos fenômenos, como por exemplo, a magnetoresistência gigante, descoberta em 1989, o efeito túnel magnético, entre outros. As diversas aplicações desses fenômenos estão dando origem a um novo ramo da tecnologia, chamado spintrônica, no qual as funções dos dispositivos são baseadas no controle do movimento dos elétrons através do campo magnético que atua sobre o spin. Muitas pesquisas com objetivo de gerar equipamentos comercializáveis estão sendo desenvolvidas, com base em dispositivos já produzidos em forma de protótipos: válvulas de spin, transistor de spin, etc.

Para o crescimento nanoestruturado dos dispositivos da spintrônica os materiais semicondutores diluídos magnéticos (SDM) tornaram-se fortes candidatos. 

Os SDM são semicondutores onde átomos originais da rede cristalina são substituídos por íons magnéticos, como por exemplo, o manganês. Assim temos, que os SDM apresentam propriedades magnéticas oriundas dos íons magnéticos sem haver uma grande mudança nos materiais já utilizados para a eletrônica.

Nesse trabalho foram gradualmente estudados capítulos em livros e em artigos científicos. Esse estudo teve importância no aprendizado direto assim como no desencadeamento lógico e objetivo do raciocínio e o material utilizado serviu de base bibliográfica para a redação do trabalho.

Num segundo momento, quando o aluno já obteve um conhecimento razoável da literatura existente (descrita no tópico acima). Foi realizada uma segunda etapa do projeto, onde, inicialmente foi estudado em detalhes o modelo teórico proposto, para obter o entendimento necessário do mesmo, para em seguida, aplicá-lo na descrição física do problema específico. Foi feito uma série de cálculos analíticos para obter as grandezas físicas desejadas.

Trabalharemos com o poço de potencial de semicondutor diluído magnético, fazendo uma aproximação para o poço infinito, também serão aplicados campos magnético e elétrico, da seguinte forma: o campo elétrico é aplicado na direção horizontal (x), e o campo magnético aplicado perpendicularmente a direção do campo elétrico, no caso na direção z.

Podemos escrever o Hamiltoniano para o sistema da seguinte forma:

[(p – eA/c)²/2m* + m*w²x²/2 – eEx - gm_bS.B]Y = EY

Onde, m* é a massa efetiva do elétron, e a carga fundamental, c a velocidade da luz no vácuo, w a freqüência associada ao poço, E o campo elétrico aplicado ao poço, g o fator giromagnético, S é o spin do elétron, B é o campo magnético aplicado ao poço e E é a energia do sistema.

Resolvendo a equação podemos encontrar os níveis de energia, associado ao elétron confinado ao poço, que podem ser escritos da forma:

E = (n +1/2)hW/ 2p - gm_bBS_z  – (eE)²/2m*W²

onde, W² = w² + w_c²  e  w_c = eB/m*c é a freqüência ciclotrônica.

Os SDM pela adição de íons de materiais magnéticos apresentam um alto controle de características importantes aos semicondutores e suas estruturas cristalinas, como o gap de energia e o parâmetro de rede, ampliando as possibilidades de utilização desses materiais.

Os SDM são bons candidatos nesse novo ramo de pesquisa chamado spintrônica, pelo fato de serem semicondutores convencionais aos quais foram adicionados íons magnéticos, não havendo assim uma grande mudança nos dispositivos, mas acrescentando novos efeitos que podem trazer novas possibilidades para esses dispositivos.

O estudo  do poço infinito pode ser visto como uma aproximação para o caso do poço de potencial profundo e traz bons resultados para os primeiros níveis de energia do sistema, se tornando uma aproximação não muito boa para níveis de energia mais elevados.

Outro efeito interessante, agora associado a aplicação de campos cruzados ao sistema, aparece com o surgimento do poço de potencial efetivo, o que leva a possibilidade de através de um único poço crescido experimentalmente estudar  vários poços, apenas controlando os campos aplicados, já que o crescimento de um poço quântico pode ser muito complicado.