Fotografado novo tipo de magnetismo que pode revolucionar dispositivos digitais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/12/2024

Mapeamento de um par de vórtices altermagnéticos no MnTe. As seis cores, com setas sobrepostas, mostram a direção da ordem altermagnética dentro do material - a região mostrada mede 1 µ².
[Imagem: Oliver Amin et al. - 10.1038/s41586-024-08234-x]

Altermagnetismo

Menos de um ano após a descoberta de um novo tipo de magnetismo, cientistas conseguiram fazer uma imagem desse novo campo e mostrar como controlá-lo.

A observação direta do fenômeno é importante para a exploração desse magnetismo altamente promissor, cujos possíveis usos incluem o desenvolvimento de novos dispositivos de memória magnética com uma velocidade de operação até mil vezes maior do que as melhores memórias não voláteis de hoje.

Até o século 20, acreditava-se que existisse apenas um tipo de magnetismo, aquele dos ímãs permanentes, ou ferromagnetos, presente em objetos com campos magnéticos externos relativamente fortes, como os ímãs de geladeira ou as agulhas das bússolas. Na década de 1930, descobriu-se outro tipo de magnetismo, chamado antiferromagnetismo, no qual os spins dos elétrons apontam alternadamente para cima e para baixo - os antiferromagnetos não geram campos magnéticos externos como os ferromagnetos, mas o magnetismo está lá e com propriedades internas muito úteis.

O novo tipo de magnetismo, batizado de altermagnetismo, consiste em uma forma diferente de ordem magnética, onde os minúsculos blocos de construção magnéticos se alinham antiparalelamente (paralelo, mas na direção oposta) aos seus vizinhos, mas a estrutura que hospeda cada um deles está girada em comparação com seus vizinhos. Parece uma diferença pequena, uma ligeira torção no cristal, mas as diferenças em termos de efeitos são gigantescas.

Agora, Oliver Amin e colegas da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, observaram e geraram imagens do altermagnetismo em materiais facilmente sintetizáveis e, mais importante, mostraram que o fenômeno pode ser controlado, abrindo caminho para seu uso prático.

A observação e o controle experimentais são cruciais para a exploração prática do altermagnetismo.
[Imagem: Oliver Amin et al. - 10.1038/s41586-024-08234-x]

Componentes altermagnéticos

Materiais magnéticos são usados na maioria das memórias de computador, nos discos SSD e na última geração de componentes microeletrônicos, incluindo as memórias RRAM.

A substituição dos componentes magnéticos desses dispositivos por materiais altermagnéticos tem potencial para gerar ganhos enormes de velocidade e eficiência, ao mesmo tempo que poderá reduzir enormemente nossa dependência de elementos pesados raros e tóxicos, necessários para a tecnologia ferromagnética convencional.

Os alterímãs combinam as propriedades dos ferromagnetos e dos antiferromagnetos em um único material. Eles têm potencial para tornar mil vezes maior a velocidade dos componentes microeletrônicos e das memórias digitais, ao mesmo tempo tornando-as mais robustas e eficientes em termos energéticos.

Neste experimento, que tanto confirmou observacionalmente o fenômeno, como demonstrou sua possibilidade de controle, a equipe usou uma liga de manganês e telúrio (MnTe), fácil de sintetizar e de baixo custo.

"Nosso trabalho experimental forneceu uma ponte entre os conceitos teóricos e a realização na vida real, o que esperamos irá iluminar um caminho para o desenvolvimento de materiais altermagnéticos para aplicações práticas," disse o professor Amin.

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