Eletrônica

Skyrmions elétricos entram na corrida por novas memórias

Skyrmions elétricos entram na corrida por novas memórias
Este pode ser o primeiro registro de vórtices polares, o equivalente elétrico dos vórtices magnéticos, ou skyrmions. [Imagem: Berkeley Lab]

Skyrmions elétricos

Físicos dos Laboratórios Berkeley, nos EUA, detectaram pela primeira vez a formação de vórtices polares em um material ferroelétrico.

O fenômeno é o equivalente elétrico dos vórtices magnéticos, conhecidos como skyrmions, que já lançaram as bases de um novo tipo de memória digital mais densa e com um consumo de energia menor do que as atuais.

Os redemoinhos magnéticos são bastante compreendidos, mas a possibilidade de vórtices de polarização elétrica só foi prevista na teoria há cerca de 10 anos.

Se medições mais precisas confirmarem que essas topologias rotativas são mesmo "skyrmions elétricos", elas poderão igualmente ser utilizados em armazenamento e processamento de dados em bits extremamente compactos, além de abrirem novas fronteiras na física, sobretudo dos materiais ferroicos.

Vórtices elétricos

"Há muito se acredita que estruturas topológicas rotativas estavam restritas a sistemas magnéticos, não sendo possíveis em materiais ferroelétricos, mas, criando super-redes artificiais, nós controlamos as várias energias de um material ferroelétrico para gerar uma competição que levou a esses novos estados da matéria e arranjos de polarização," disse o professor Ramamoorthy Ramesh.

Ramesh é perito na área, com sua equipe já tendo demonstrado que o magnetismo pode ser ligado e desligado e que esse controle do magnetismo pode reduzir o consumo de energia de dispositivos eletrônicos em até 10 vezes.

Apesar dos questionamentos e dúvidas que o fenômeno vem levantando, a equipe argumenta que vórtices elétricos não deveriam ser nenhuma surpresa.

"Acredito que, se você pesquisar entre a comunidade [científica], muitos vão abanar a cabeça de descrença quanto a tais estruturas, mas acontece que há realmente uma tendência para que os estados de vórtice se formem na natureza, mesmo nestes sistemas polares. E, quando se olha de forma mais ampla, as estruturas em vórtice podem ocorrer em escalas gigantescas - de galáxias, passando por sistemas meteorológicos, até conjuntos de dezenas de átomos, como no nosso caso," defendeu Lane Martin, membro da equipe.

Vórtices polares

Os vórtices elétricos foram observados em estruturas construídas pela equipe, formadas por camadas de titanato de chumbo e titanato de estrôncio.

Eles criaram super-redes cristalinas no interior do material, controlando "células" que mediam apenas 0,4 nanômetro. Esse controle consistiu na imposição de energias elásticas, eletrostáticas e gradientes, que criaram uma "competição" que levou ao surgimento dos vórtices polares.

Bibliografia:

Observation of polar vortices in oxide superlattices
A. K. Yadav, C. T. Nelson, Shang-Lin Hsu, Zijian Hong, James D. Clarkson, Christian M. Schlepüetz, Anoop R. Damodaran, Padraic Shafer, Elke Arenholz, Liv R. Dedon, Deyang Chen, Ashvin Vishwanath, Andrew M. Minor, Long-Qing Chen, Jason F. Scott, L. W. Martin, Ramamoorthy Ramesh
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature16463




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