Materiais Avançados

Magnetismo controlado com eletricidade a temperatura ambiente

Magnetismo controlado com eletricidade a temperatura ambiente
Material multiferroico a temperatura ambienteNULL camadas dos dois materiais foram construídas em espessuras similares às usadas nos componentes eletrônicos atuais.[Imagem: Ruhr Universitat]

Multiferroico

Cientistas descobriram o primeiro material multiferroico que apresenta essa propriedade única a temperatura ambiente.

A descoberta abre as portas para a aplicação prática desses materiais em uma nova geração de equipamentos de armazenamento de dados rápidos e baratos.

Na verdade, a capacidade de mesclar eletricidade e magnetismo em um único material tem o potencial para revolucionar toda a informática.

Um material multiferroico prático, por exemplo, é tudo o que falta para viabilizar os processadores magnéticos, capazes de atingir os limites físicos da eficiência.

Ferroeletricidade com ferromagnetismo

A equipe franco-germânica partiu de um cristal ferroelétrico bastante conhecido, o titanato de bário (BaTiO3).

Mas um material multiferroico precisa, além da capacidade de ser carregado eletricamente (ferroelétrico), ser capaz de se tornar magnético (ferromagnético).

Isto permite que sua magnetização seja diretamente controlada pela eletricidade, sem a necessidade de um campo magnético externo, criando a possibilidade, por exemplo, de que memórias permanentes dentro de um chip sejam controladas pelos mesmos circuitos elétricos responsáveis pela computação.

O problema é que a ferroeletricidade e o ferromagnetismo são virtualmente excludentes, no sentido de exigirem condições quase sempre conflitantes, o que torna os materiais multiferroicos verdadeiras anomalias da natureza.

"Eles são raros e o problema é que a maioria deles só é multiferroico a temperaturas muito baixas, ao redor de -270º C," explica Sergio Valencia, do Centro Helmholtz de Berlim. Isso os torna caros e inservíveis para uso em qualquer aparelho prático.

Titanato de bário multiferroico

A temperatura ambiente, o titanato de bário é um material ferroelétrico, mas não ferromagnético.

Por isso, Valencia e seus colegas induziram nele o magnetismo, usando átomos de ferro e cobalto, que são ferromagnéticos.

Os pesquisadores depositaram um filme de 10 átomos de espessura, contendo ferro e cobalto, sobre um filme de 4 átomos de espessura de BaTiO3.

"Essas espessuras minúsculas são de fato necessárias para a implementação desses materiais nos circuitos eletrônicos miniaturizados de hoje," diz Valencia.

O comportamento multiferroico foi então observado usando radiação síncrotron para investigar os momentos magnéticos dos átomos de titânio e oxigênio no titanato de bário.

Usando a técnica de deposição a vapor, usada para aplicar os filmes dos dois materiais, os pesquisadores agora poderão começar a projetar componentes de armazenamento de dados e chaves lógicas que serão controladas com correntes elétricas, em vez de campos magnéticos.

Bibliografia:

Interface-induced room-temperature multiferroicity in BaTiO3
S. Valencia, A. Crassous, L. Bocher, V. Garcia, X. Moya, R. O. Cherifi, C. Deranlot, K. Bouzehouane, S. Fusil, A. Zobelli, A. Gloter, N. D. Mathur, A. Gaupp, R. Abrudan, F. Radu, A. Barthélémy, M. Bibes
Nature Materials
21 August 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3098




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