Sacos de skyrmions, os bits magnéticos do futuro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/08/2025

Ilustração da geração de sacos de skyrmions em filmes finos.
[Imagem: MIB/Advanced Materials]

Skyrmions aninhados

Se você é antenado nas tecnologias que deverão equipar o computador ou celular que você pretende comprar daqui a 10 anos ou mais, certamente já ouviu falar nos skyrmions, uma espécie de redemoinhos magnéticos que prometem revolucionar a computação.

Como são estruturas magnéticas em nanoescala, elas estão sendo utilizadas no desenvolvimento de novos mecanismos de armazenamento de dados de alta densidade, muito superior à dos atuais discos rígidos e SSDs, bem como na computação de base magnética, como a spintrônica, que gasta muito menos energia e não perde os dados quando você desliga o aparelho.

Agora, Lisa Kern e colegas do Instituto Max Born e da Associação de Pesquisa de Berlim, na Alemanha, descobriram um modo de criar estruturas complexas de skyrmions "aninhados", uns dentro dos outros, criando níveis impensáveis não apenas de adensamento dos dados, como também de controle sobre os bits magnéticos individuais.

A equipe chama sua estrutura de sacos de skyrmions, ou bolsas de skyrmions.

"Nossas descobertas não apenas ampliam o horizonte experimental para a pesquisa de skyrmions, mas também sugerem estratégias para explorar texturas de spin topológicas complexas dentro de uma plataforma de material unificada para aplicações práticas," escreveram os pesquisadores.

Estrutura e micrografias dos bits magnéticos, com diferentes números de skyrmions.
[Imagem: Lisa-Marie Kern et al. - 10.1002/adma.202501250]

Skyrmionium e bolsa de skyrmion

As formas mais simples de skyrmions, já extensivamente exploradas em finíssimas películas magnéticas, assumem uma forma circular, onde os spins giram 180° de fora para dentro. Os spins no centro do skyrmion, portanto, apontam para a direção oposta à daqueles fora do skyrmion.

Configurações mais complexas incluem o chamado skyrmionium, onde os spins giram 360° e os spins no centro têm a mesma orientação que os de fora, resultando em uma estrutura semelhante a um anel.

O que a equipe demonstrou experimentalmente agora é que esse anel pode ser preenchido com skyrmions novamente, resultando em um skyrmion dentro do anel - as bolsas de skyrmions, com múltiplos skyrmions dentro delas.

A equipe descobriu como fazer modificações em nanoescala nas propriedades magnéticas da película fina, introduzidas por meio de feixes de íons de hélio, de modo a promover a geração dessas texturas de ordem superior, com estruturas abaixo dos 100 nanômetros. As demonstrações incluíram a geração de uma variedade de sacos de skyrmions, desde o skyrmionium vazio até sacos cheios com quatro skyrmions.

Isso estabelece uma rota prática para estudar e utilizar estados complexos de skyrmions em materiais de filme fino, o que é um passo importante em direção a futuros dispositivos spintrônicos e topológicos.

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