Luz grava memória magnética com um pulso, derrubando consumo de energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/06/2026

Estrutura da memória magnética acionada por luz.
[Imagem: NIQST]

Memória magnética óptica

Um novo material de memória magnética que pode ser regravado usando luz laser, em vez de corrente elétrica, é a mais nova esperança para reduzir o consumo de energia dos centros de dados e viabilizar o aumento esperado na velocidade dos futuros sistemas de informação, sobretudo para as aplicações de inteligência artificial.

Um único pulso ultracurto de laser permite gravar e apagar as informações armazenadas magneticamente nesse material. Como a luz pode inverter estados magnéticos muito mais rapidamente do que a corrente elétrica, essa abordagem pode proporcionar velocidades de comutação aproximadamente 1.000 vezes maiores do que as da memória magnética convencional acionada eletricamente, além de reduzir a geração de calor e a perda de energia.

Este avanço, que consistiu basicamente na montagem de um compósito com propriedades não encontradas em materiais individuais, aponta para uma nova classe de memória magnética de baixo consumo de energia para hardwares de IA, dispositivos de borda e futuras plataformas optoeletrônicas.

Memórias magnéticas são particularmente atrativas porque armazenar informações alterando a direção da magnetização dentro de um material permite que as informações sejam retidas mesmo quando a energia é desligada. Mas ainda há limitações quando se usa a eletricidade para gravar, alterar e apagar os dados, como uma velocidade de gravação baixa e a geração de calor. Trocar a eletricidade por luz elimina essas desvantagens, além de aumentar muito a velocidade.

"Ao demonstrar que um material de memória prático pode ser controlado por meio da luz, acreditamos que este trabalho abre um caminho realista para dispositivos ultrarrápidos e de baixo consumo de energia para os futuros sistemas de informação," disse o professor Seiji Sakai, dos Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia Quânticas, no Japão.

Ferrimagneto artificial, composto por camadas acopladas, permite a comutação confiável de estados magnéticos usando um único pulso de laser.
[Imagem: S. Li et al. - 10.1063/5.0328535]

Ferrimagneto controlado por luz

A comutação totalmente óptica, um fenômeno no qual a luz inverte a orientação magnética sem a necessidade de corrente elétrica, já havia sido observada em materiais ferrimagnéticos (materiais com padrões de magnetização opostos), mas esses materiais não são adequados para memórias práticas porque suas propriedades de leitura magnética são muito fracas para uma operação digital estável.

A equipe partiu justamente do melhor material nesses casos, uma liga de cobalto, ferro e boro (CoFeB), que vem sendo amplamente utilizada em memórias magnéticas com acionamento elétrico por oferecer polarização de spin quase completa e excelente desempenho de leitura.

Mas essa liga sozinha não consegue funcionar com comutação óptica. Para isso, a equipe projetou um novo ferrimagneto artificial construído a partir de camadas de cobalto, gadolínio e da liga CoFeB. Ajustando a espessura de cada camada com precisão em escala atômica e otimizando a estrutura multicamadas completa, o material resultante gera estados magnéticos que podem ser revertidos de forma reprodutível com um único pulso de laser de femtossegundo.

A equipe também demonstrou que a operação de escrita e reescrita pode ser repetida de forma estável, comprovando a funcionalidade básica necessária para aplicações de memória, como os transistores de luz, ou transistores ópticos.

"Um dos aspectos mais importantes deste trabalho é que conseguimos realizar a comutação óptica em um sistema baseado em CoFeB, que já é altamente compatível com a tecnologia de junção de túnel magnético," disse Sakai. "Essa compatibilidade torna este resultado muito mais relevante para dispositivos futuros do que demonstrações anteriores, limitadas a materiais modelo."

Mais tópicos