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Memória antiferromagnética nasce para revolucionar armazenamento de dados

Memória antiferromagnética nasce para revolucionar armazenamento de dados
A memória antiferromagnética passa a ser uma excelente candidata para a tão esperada "memória universal", que poderá substituir todos os outros tipos de memória na computação. [Imagem: P. Wadley et al. - 10.1126/science.aab1031]

Memória ultrarrápida

O magnetismo secreto dos antiferromagnetos tem deslumbrado os físicos nos últimos anos, abrindo caminho para uma "nanotecnologia de superfície" que abrange da tradicional eletrônica à computação quântica, passando pela plasmônica e pela spintrônica.

Graças a esse esforço, está nascendo agora a primeira memória antiferromagnética, um tipo de memória completamente diferente das memórias digitais atuais.

Uma equipe internacional de pesquisadores da Europa e do Japão descobriu como os "spins magnéticos" dos materiais antiferromagnéticos podem ser controlados para criar uma memória digital extremamente rápida.

"Este trabalho demonstra o primeiro controle dos antiferromagnetos por corrente elétrica. Ele utiliza um fenômeno físico inteiramente novo e, ao fazer isso, demonstra o primeiro dispositivo de memória totalmente antiferromagnético. Isso pode ser extremamente significativo, já que os antiferromagnetos têm um conjunto intrigante de propriedades, incluindo um limite teórico de velocidade de comutação aproximadamente 1.000 vezes mais rápido do que as melhores tecnologias de memória atuais," disse o professor Peter Wadley, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido.

Memória universal

A promessa é de um consumo mínimo de energia e maior velocidade, o que resultará em aparelhos portáteis com menor consumo de bateria e aparelhos de mesa mais eficientes.

Esta forma de memória digital inteiramente nova não produz campos magnéticos, ou seja, os elementos individuais podem ficar mais juntos dentro do chip, levando a uma maior densidade de armazenamento. A memória antiferromagnética também é insensível à radiação e a campos magnéticos, o que a torna particularmente adequada para aplicações espaciais e em aviônica.

Se todo esse potencial puder ser passado dos laboratórios para as fábricas, a memória antiferromagnética passa a ser uma excelente candidata para a tão esperada "memória universal", que poderá substituir todos os outros tipos de memória na computação.

Memória antiferromagnética nasce para revolucionar armazenamento de dados
Estrutura do cristal antiferromagnético, que foi cultivado camada por camada sob vácuo. [Imagem: P. Wadley et al. - 10.1126/science.aab1031]

Memória antiferromagnética

A memória antiferromagnética foi construída em um cristal especial, feito de cobre, manganês e arsênio (CuMnAs), crescido em vácuo quase completo, uma camada atômica de cada vez - ou seja, é uma memória totalmente antiferromagnética, sem nenhum elemento híbrido.

A equipe demonstrou que o alinhamento dos momentos magnéticos - os spins - do antiferromagneto pode ser controlado com pulsos elétricos disparados através do material.

"A corrente elétrica gera um torque quântico sobre os spins individuais e permite que cada uma deles se incline em 90 graus," explica o professor Frank Freimuth, do Instituto Peter Grunberg, na Alemanha.

Ou seja, o cristal funciona como uma memória spintrônica, acionada por uma corrente baixíssima, totalmente imune a efeitos magnéticos externos, e na qual os bits podem ser chaveados entre 0 e 1 a uma velocidade de centenas a milhares de vezes mais rápida do que os bits das memórias eletrônicas convencionais.

Antiferromagnetismo

Diferentemente do que ocorre no ferromagnetismo, que é usado nos discos rígidos e nas memórias convencionais, no material antiferromagnético os spins dos átomos vizinhos são alinhados na mesma direção, mas em sentidos opostos (alinhamento horizontal, da direita para esquerda, por exemplo), o que torna o material magneticamente neutro em um nível maciço - em macroescala.

Isto significa que as linhas de átomos antiferromagnéticos podem ser colocadas muito mais próximas umas das outras, sem interferir magneticamente entre si - uma distância de um nanômetro já foi demonstrada experimentalmente, criando a menor unidade de armazenamento magnético já construída.

Bibliografia:

Electrical switching of an antiferromagnet
P. Wadley, B. Howells, J. elezny, C. Andrews, V. Hills, R. P. Campion, V. Novak, K. Olejnik, F. Maccherozzi, S. S. Dhesi, S. Y. Martin, T. Wagner, J. Wunderlich, F. Freimuth, Y. Mokrousov, J. Kune, J. S. Chauhan, M. J. Grzybowski, A. W. Rushforth, K. W. Edmonds, B. L. Gallagher, T. Jungwirth
Science
Vol.: Published online
DOI: 10.1126/science.aab1031




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