Eletrônica

Informações são guardadas em cristal de vórtices magnéticos

Cristal de vórtices magnéticos guarda informações
As estruturas exóticas são chamadas skyrmions, "objetos" giratórios parecidos com um redemoinho - um vórtice magnético. [Imagem: X. Z. Yu et al./Nature]

Cristal sem átomos

Um cristal é formado por um arranjo ordenado de elementos, que se repetem para formar uma estrutura tridimensional, conhecida como rede atômica cristalina.

Esses elementos podem ser compostos químicos ou elementos químicos puros - lembre-se do conhecido cristal de quartzo.

Em qualquer caso, porém, a rede cristalina estará sendo formada por átomos.

Agora imagine uma rede tipo cristalina, formada não por átomos, mas por estruturas exóticas, uma espécie de vórtices magnéticos giratórios, cada um deles parecido com um pequeno redemoinho.

Pesquisadores japoneses conseguiram observar essa estrutura pela primeira vez em temperatura muito próxima à temperatura ambiente, e imediatamente viram nela uma possível nova abordagem para o armazenamento de dados.

Skyrmions

As estruturas exóticas são chamadas skyrmions, "objetos" giratórios parecidos com um redemoinho - um vórtice magnético.

Skyrmions são formados na superfície de alguns materiais quando os spins dos elétrons - imagine uma seta ao redor da qual cada elétron gira - se organizam coletivamente de tal forma que eles se aglomeram ao redor da superfície de uma esfera.

Essa estrutura gira em espiral de tal forma que os spins na borda externa apontam para cima, enquanto aqueles que estão no centro apontam para baixo.

Tal coleção inusitada de spins apresenta várias propriedades associadas com uma única partícula, como se fossem um super-elétron.

Junte uma porção desses skyrmons em uma matriz repetitiva e ordenada e você terá um cristal skyrmion.

Os físicos já sabiam da existência dos cristais skyrmions, mas eles só haviam sido observados em temperaturas criogênicas, quando o mundo das partículas desacelera até quase parar.

Skyrmions: Cristal de vórtices magnéticos guarda informações
Imagens de Lorentz de um cristal skyrmion. [Imagem: X. Z. Yu et al./Nature]

Cristal de skyrmions

Agora, o Dr. Yoshinori Tokura e seus colegas do Instituto de Ciências Avançadas RIKEN, no Japão, descobriram que os cristais de skyrmions podem se formar também fora do freezer, abrindo a possibilidade de seu uso em memórias de computador.

O material utilizado foi uma liga de ferro-germânio, na qual o cristal de skyrmions se forma em películas de até 75 nanômetros de espessura, bem mais grossas do que nos experimentos anteriores, o que facilitará o estudo de suas propriedades e possíveis aplicações.

Os físicos acreditam que os skyrmions poderão desempenhar um papel importante no desenvolvimento da spintrônica, que usa a "rotação" do elétron para armazenar informações.

Na eletrônica atual, bilhões de elétrons são necessários para fornecer a carga elétrica necessária para distinguir entre um único 1 e um 0 digitais. Por isto, a spintrônica deverá gerar dispositivos com um gasto mínimo de energia.

Além disso, "os cristais de skyrmions poderão ser aplicados em dispositivos de memória e lógica," garantem os pesquisadores japoneses.

A vantagem em relação aos sistemas convencionais é que o controle poderá ser feito com os muito mais eficientes campos elétricos, em vez de campos magnéticos.

Bibliografia:

Near room-temperature formation of a skyrmion crystal in thin-films of the helimagnet FeGe.
Yu, X.Z., Kanazawa, N., Onose, Y., Kimoto, K., Zhang, W.Z., Ishiwata, S., Matsui, Y., Tokura, Y.
Nature Materials
Vol.: 10, Pages: 106-109 (2011)
DOI: 10.1038/nmat2916




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