Memória magnética molecular funciona à temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/11/2022

Apesar de não se encaixar na teoria, o bit molecular funciona de forma robusta.
[Imagem: Andrea Moneo-Corcuera et al. - 10.1016/j.chempr.2022.09.025]

Bit molecular

As memórias moleculares parecem ser a fronteira final da miniaturização no paradigma computacional atual - antes do salto para a spintrônica e a computação quântica.

Embora tenham surgido demonstrações promissoras ao longo das últimas duas décadas, sempre houve um entrave para que nossos bits pudessem ser armazenados em moléculas individuais: Os aparatos criados em laboratório sempre exigiam temperaturas muito baixas para estabilizar as moléculas.

Agora, pela primeira vez, Andrea Corcuera e colegas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Barcelona, na Espanha, conseguiram criar a primeira memória magnética de molécula única que funciona a temperatura ambiente.

Esse passo crucial promete dar um novo impulso à área da computação molecular. Embora, ao menos por enquanto, não sejam tidos como concorrentes diretos da computação eletrônica, os dispositivos de lógica molecular poderão fazer deslanchar as interfaces entre a biologia e a eletrônica, incluindo dispositivos médicos, robótica e neurotecnologias.

Molécula magnética

Quase a totalidade das memórias moleculares criadas até hoje funcionam com base em um efeito chamado biestabilidade, em que as moléculas alternam entre dois estados físicos mediante um estímulo externo, com cada uma dessas configurações podendo representar um 0 ou um 1. Mas isso só funciona em temperaturas muito baixas.

A molécula que a equipe sintetizou agora, um triazol à base de ferro, tem biestabilidade, mas também funciona por um princípio diferente, conhecido como cruzamento de spins, em que o estímulo externo altera não a configuração física da molécula, mas sua configuração eletrônica. Com a alteração do número de elétrons não pareados, alteram-se também as propriedades magnéticas da molécula, permitindo que ela seja usada para armazenar dados binários.

"Nossa descoberta foge totalmente da teoria clássica," disse José Ramón Galán-Mascarós, do Instituto de Pesquisas Químicas da Catalunha, na Espanha. "É uma memória de molécula única que funciona à temperatura ambiente. Parece a parceria perfeita entre os dois efeitos tradicionais, mas é puramente um cruzamento de spin."

"Desenvolvemos uma molécula à base de ferro que mantém a memória magnética sem cooperatividade. É sem precedentes," acrescentou seu colega José Ramón Mascarós.

Já existem também qubits moleculares.
[Imagem: C. Grupe/KIT]

Rumo aos bits moleculares

Como sempre acontece nessas áreas de fronteira, há trabalho a ser feito antes que as moléculas magnéticas venham multiplicar a densidade de dados dos nossos discos rígidos.

O maior desafio será diminuir o tempo necessário para que o bit molecular passe de um estado para outro: Ela ainda é lenta em comparação com a concorrência.

Por outro lado, assim como a molécula permite dois modos de gravação - biestabilidade e cruzamento de spins - também há dois modos possíveis de leitura: Além de medir os momentos magnéticos é possível simplesmente olhar a cor do bit molecular, já que o complexo de ferro muda de cor de branco para roxo após a transição de spin.

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