Tecnologia pós-binária: Material magnético armazena quatro bits

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/06/2026

Um único cristal pode apresentar quatro estados magnéticos diferentes (mostrados em vermelho, verde, amarelo e azul).
[Imagem: Navid Qureshi et al. - 10.1038/s41467-026-70767-8]

Tecnologia pós-binária

Toda a base da nossa tecnologia da informação é binária, o que significa que todas as informações, de um texto enviado por SMS aos filmes apresentados nos cinemas, tudo precisa ser convertido em um formato que permita gravar e processar usando dois estados, que costumamos chamar de 0 e 1.

Mas estamos chegando a um ponto em que essa estratégia está brecando a taxa de crescimento e avanço tecnológico, que comumente expressamos na famosa Lei de Moore.

Há vários caminhos sendo sondados, sendo que um deles é a computação magnética, que gasta muito menos energia, rompe alguns limites de miniaturização, é não-volátil, ou seja, não perde os dados quando a energia é desligada, e pode romper as limitações da lógica binária. Essa abordagem tem várias vertentes, como a magnônica e a spintrônica.

Em muitos materiais, alguns átomos se comportam como minúsculos ímãs, e esses ímãs atômicos são descritos usando uma grandeza chamada momento magnético, que indica sua intensidade e a direção para a qual apontam. Quando muitos átomos interagem dentro de um material, esses minúsculos ímãs podem se organizar em diferentes padrões, cada um correspondendo a um estado magnético diferente.

E é aí que vem o pulo do gato, que permite ir além da lógica binária: Alguns materiais conseguem estabilizar mais de dois estados magnéticos, tipicamente conhecidos como norte e sul, o que significa que uma única unidade de memória pode armazenar vários valores, em vez de apenas 0 ou 1. Esses conceitos de memória multiestado podem aumentar drasticamente a densidade de informação, uma perspectiva muito atraente já que o crescimento da quantidade de dados digitais não dá sinais de arrefecer.

A computação magnética também pode tirar proveito de quasipartículas dinâmicas presentes em todos os materiais magnéticos.
[Imagem: J. Guo et al. - 10.1103/PhysRevResearch.6.043144]

Computação magnética

Navid Qureshi e colegas do Instituto Laue-Langevin, na França, estão trabalhando com um cristal feito de lítio, níquel, ferro e fosfato (LiNi_0,8Fe_0,2PO₄) que tem uma vantagem adicional: Ele é magnetoelétrico, o que significa que seus estados magnéticos podem ser controlados por meio de campos elétricos. Esse acoplamento entre propriedades elétricas e magnéticas pode viabilizar tecnologias de memória mais rápidas e com maior eficiência energética.

Nesse material, os minúsculos ímãs atômicos se organizam em um padrão específico, com ímãs vizinhos apontando em direções opostas, um tipo de ordem magnética conhecida como antiferromagnetismo. Sua disposição no espaço também cria um momento toroidal, o que significa que os ímãs atômicos formam um padrão circular dentro do cristal.

A equipe demonstrou agora que os momentos magnéticos nesse cristal podem se organizar em quatro padrões distintos, cada um representando um estado magnético diferente. Esses estados surgem de uma rotação espontânea dos ímãs atômicos dentro do cristal, o que permite que a estrutura magnética se estabilize em quatro configurações distintas, algo como norte, sul, leste e oeste.

Como os quatro estados são estáveis e podem ser controlados por campos elétricos e magnéticos externos, em princípio eles podem ser usados para representar quatro valores diferentes, em vez de apenas dois. Isso torna o material um sistema interessante para explorar o conceito de memória de quatro estados, ou quaternária, que poderá nos permitir ir além da lógica binária.

Já existem protótipos de computadores magnéticos, mas eles ainda são binários.
[Imagem: Noura Zenbaa et al. - 10.1038/s41928-024-01333-7]

Prova de conceito

Os experimentos foram feitos em temperaturas muito baixas (-200 ºC), mas forneceram uma importante prova de conceito. Ao demonstrar que quatro estados magnéticos podem ser estabilizados e identificados em um único material, o trabalho abre novas possibilidades para o desenvolvimento de futuros dispositivos spintrônicos capazes de armazenar mais informações do que a memória binária convencional.

Além disso, uma vez formado, qualquer um dos quatro estados se mantém estável a temperatura constante mesmo após a remoção dos campos elétricos e magnéticos usados para gerá-los. Essa propriedade, conhecida como comportamento não-volátil, é essencial para tecnologias de memória, onde as informações precisam permanecer armazenadas sem a necessidade de energia elétrica contínua, como acontece com as atuais memórias eletrônicas.

Embora dispositivos práticos baseados nesse conceito ainda sejam um objetivo a longo prazo, o estudo destaca um caminho para pesquisas futuras: Materiais magnetoelétricos e toroidais, que permitem que os estados magnéticos surjam e sejam controlados em escala atômica, parecem ser uma trilha promissora para uma era pós-binária baseada em magnetismo.

Mais tópicos