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Menores, mais rápidos, mais potentes: As demandas de dispositivos microeletrônicos são altas e estão aumentando constantemente. No entanto, se chips, processadores e similares forem baseados em eletricidade, há limites para a miniaturização. Os físicos estão, portanto, trabalhando em formas alternativas de transportar informações, como sobre ondas de spin, também chamadas de magnons, por exemplo. A vantagem seria que eles têm muito pouca perda de energia e, portanto, podem se espalhar por longas distâncias. No entanto, as ondas de spin não se formam em qualquer material, elas precisam de certas propriedades para fazê-lo. A hematita, por exemplo, principal componente da ferrugem, oferece essas propriedades.
Nova classe de material para transporte de onda de spin
Em um projeto da UE em conjunto com a Université Paris-Saclay, a Shanghai University e a Université Grenoble Alpes, os físicos da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) conseguiram desenvolver uma classe completamente nova de materiais para o transporte de ondas de spin: antiferroímãs com momentos magnéticos inclinados . “Esses materiais têm o potencial de aumentar significativamente a velocidade da computação em comparação com os dispositivos existentes e, ao mesmo tempo, reduzir bastante o calor residual”, disse Felix Fuhrmann, da Universidade de Mainz. Nos antiferromagnetos, as ondas de spin e, portanto, as informações armazenadas nelas podem ser transportadas por longas distâncias – uma distância de cerca de 500 nanômetros é possível. Pode não parecer muito, mas os transistores nos chips de hoje geralmente têm apenas cerca de sete nanômetros de tamanho, então o alcance das ondas de spin é significativamente maior do que a distância necessária. “O transporte de informações por longas distâncias é crucial para uma aplicação em dispositivos microeletrônicos. Com os antiferroímãs, encontramos uma classe de materiais que oferece essa importante propriedade e, assim, abre um grande pool de materiais que podem ser usados para dispositivos”, enfatizou Fuhrmann.
Um campo magnético externo como ativador
Os cientistas examinaram o óxido de ferro de ítrio antiferromagnet inclinado, YFeO3. Como sua estrutura cristalina difere fundamentalmente da hematita estabelecida, os pesquisadores inicialmente se perguntaram se as ondas de spin ainda podem se formar e se propagar – e descobriram que definitivamente podem. Um pequeno truque torna isso possível: os físicos aplicam um campo magnético externo ao material. “Magnons são uma excitação coletiva dos momentos magnéticos em um cristal magneticamente ordenado. Eles podem, portanto, ser manipulados por campos magnéticos, como pudemos demonstrar com sucesso”, disse Fuhrmann.
A pesquisa foi publicada recentemente no Natureza Comunicações. O professor Mathias Kläui, que iniciou o estudo em seu grupo, enfatizou: “A colaboração internacional com grupos líderes dentro de um projeto financiado pela União Européia foi a chave para esse sucesso”.
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Fonte da história:
Materiais fornecidos por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
Referência do jornal:
- Shubhankar Das, A. Ross, XX Ma, S. Becker, C. Schmitt, F. van Duijn, EF Galindez-Ruales, F. Fuhrmann, M.-A. Syskaki, U. Ebels, V. Baltz, A.-L. Barra, HY Chen, G. Jakob, SX Cao, J. Sinova, O. Gomonay, R. Lebrun, M. Kläui. Transporte anisotrópico de spin de longo alcance em ortoferrita antiferromagnética inclinada YFeO3. Natureza Comunicações, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-33520-5
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Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. “Transporte de informação de longo alcance em antiferromagnetos: Antiferromagnetos são adequados para transportar ondas de spin em longas distâncias.” Strong The One. Strong The One, 6 de dezembro de 2022.
Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. (2022, 6 de dezembro). Transporte de informações de longo alcance em antiferromagnetos: Os antiferromagnetos são adequados para transportar ondas de spin em longas distâncias. Strong The One. Recuperado em 7 de dezembro de 2022 em www.sciencedaily.com/releases/2022/12/221206135333.htm
Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. “Transporte de informação de longo alcance em antiferromagnetos: Antiferromagnetos são adequados para transportar ondas de spin em longas distâncias.” Strong The One. www.sciencedaily.com/releases/2022/12/221206135333.htm (acessado em 7 de dezembro de 2022).
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