Computação magnética terá componentes reconfiguráveis em tempo de voo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/03/2026

Resistência tipo diodo (não-linear) comutável eletricamente - não é preciso inverter o componente, basta reconfigurá-lo eletricamente.
[Imagem: Hideaki Sakai]

Ferromagnetismo e antiferromagnetismo

Os melhores materiais para viabilizar a computação magnética - dispositivos de próxima geração capazes de alimentar, armazenar, detectar ou transportar informações - podem ser, paradoxalmente, os antiferromagnetos.

Atualmente, os materiais magnéticos mais utilizados são os ferromagnetos, que apresentam magnetização permanente e, portanto, se atraem fortemente, como o ferro, o cobalto e o níquel. Seus opostos, chamados materiais antiferromagnéticos, não apresentam magnetização líquida alguma porque os momentos magnéticos dos átomos vizinhos se alinham em direções opostas (antiparalelas), cancelando-se exatamente. Um exemplo bem conhecido é o óxido de manganês (MnO).

Curiosamente, os antiferromagnetos, apesar de apresentarem um campo magnético nulo, podem solucionar os desafios que as tecnologias de computação magnética vêm enfrentando, como a geração de campos magnéticos dispersos ou a lentidão das operações.

Hideaki Sakai e colegas da Universidade Tohoku, no Japão, acabam de comprovar isto demonstrando que, sob a ação de uma corrente elétrica, os antiferromagnetos podem apresentar uma fase da matéria conhecida como "cristal líquido", ou nemática, que pode ser detectada eletricamente.

"Os antiferromagnetos com os quais trabalhamos possuem uma simetria fundamentalmente diferente dos ferromagnetos convencionais, o que significa que eles não são simplesmente uma plataforma de material alternativa, mas uma nova classe de ímãs que abrigam funcionalidades eletrônicas totalmente novas," disse Sakai.

Imagem e comportamento dos componentes dinamicamente reconfiguráveis construídos pela equipe.
[Imagem: Hideaki Sakai et al. - 10.1038/s41467-025-67229-y]

Diodo reconfigurável

Os resultados foram curiosos e animadores: Sob uma corrente elétrica e um campo magnético, o antiferromagneto apresentou uma "deformação" na condução dos elétrons, um comportamento que se manifesta como um sinal de resistência não-linear semelhante ao de um diodo, um componente que obriga a corrente elétrica a fluir em uma única direção.

"É importante ressaltar que a polaridade do diodo depende da direção do campo magnético, fornecendo evidências claras da nematicidade eletrônica induzida pela corrente elétrica em um antiferromagneto com simetria PT," disse Sakai.

Esta é a primeira vez que se demonstra que os antiferromagnetos podem apresentar um estado eletrônico de "cristal líquido" induzido por corrente elétrica, diretamente detectável como uma mudança na resistência elétrica, o que promete funções de dispositivos qualitativamente novas, em vez de melhorias incrementais das tecnologias spintrônicas já existentes.

Os testes também demonstraram que a direção de corrente do diodo pode ser invertida controlando a corrente elétrica e o campo magnético, algo que os diodos eletrônicos não conseguem fazer - você precisaria arrancar o diodo da placa e mudá-lo de posição para obter efeito semelhante. Esse contraste direto com as capacidades dos diodos convencionais oferece o que Sakai chama de um "novo princípio de funcionamento para componentes eletrônicos".

Estruturas cristalina e eletrônica do antiferromagneto SrMnBi₂.
[Imagem: Hideaki Sakai]

Quebra de simetrias

Para alcançar funcionalidades comparáveis às dos ferromagnetos, os antiferromagnetos precisam quebrar a simetria de reversão temporal (T) e a simetria de inversão, ou paridade (P). Essa classe emergente de materiais, conhecida como antiferromagnetos com simetria PT, quebra ambas as simetrias (T e P), preservando a simetria PT combinada.

A simetria T refere-se à ideia de que um sistema deve parecer o mesmo, independentemente de estar se movendo para frente ou para trás. Quando a simetria T é quebrada, ela cria bandas eletrônicas com níveis de energia divididos e dependentes do spin - uma propriedade magnética - das partículas no sistema. Isso faz com que o sistema pareça diferente quando se move para frente e para trás.

A simetria P refere-se à descrição física de um sistema: Uma imagem espelhada do sistema deve se comportar da mesma forma que o original. A quebra da simetria P resulta em imagens espelhadas com comportamentos diferentes. Essa nova classe de materiais quebra as simetrias T e P de tal forma que elas se equilibram, mantendo uma simetria PT combinada intacta.

Os pesquisadores estudaram especificamente a quebra da simetria pelo antiferromagneto bismuteto de estrôncio e manganês (SrMnBi₂), um material cristalino constituído por camadas antiferromagnéticas com simetria PT alternadas e camadas de elétrons de Dirac altamente condutoras - um tipo de material que permite que os elétrons se movam de forma rápida e linear.

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