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Pesquisas estão em andamento em todo o mundo para encontrar alternativas para nossa atual tecnologia de computação eletrônica, já que grandes sistemas baseados em elétrons têm limitações. Uma nova maneira de transmitir informações está surgindo no campo da magnônica: em vez da troca de elétrons, as ondas geradas na mídia magnética poderiam ser usadas para transmissão, mas a computação baseada na magnônica tem sido (muito) lenta até o momento. Cientistas da Universidade de Viena descobriram agora um novo método significativo: quando a intensidade é aumentada, as ondas de spin se tornam mais curtas e rápidas – outro passo para a computação magnon. Os resultados foram publicados na revista Avanços da ciência.
Magnonics é um campo relativamente novo de pesquisa em magnetismo. As ondas de spin desempenham um papel central: uma perturbação local na ordem magnética de um ímã pode se propagar como ondas através de um material. Essas ondas são chamadas de ondas de spin e as quasipartículas associadas são chamadas de magnons. Eles carregam informações na forma de pulsos de momento angular. Devido a essa propriedade, eles podem ser usados como portadores de dados de baixa potência em computadores menores e mais eficientes em termos de energia do futuro. O principal desafio na magnônica é o comprimento de onda. Quanto maior, mais lentas são as unidades de processamento de dados baseadas em magnon. Até agora, o comprimento de onda só podia ser encurtado com estruturas híbridas muito complexas ou um síncrotron. O grupo de pesquisa “Nanomagnetism and Magnononics” da Universidade de Viena, juntamente com colegas da Alemanha, República Tcheca, Ucrânia e China, desenvolveu uma alternativa mais simples. O primeiro autor, Qi Wang, fez a observação crucial após meses de trabalho no laboratório de espectroscopia de espalhamento de luz de Brillouin na Faculdade de Física da Universidade de Viena: se você aumentar a intensidade, as ondas de rotação se tornam mais curtas e rápidas – um método inovador para a computação magnônica.
O coautor do estudo e líder da equipe Vienna NanoMag, Andrii Chumak, explica a descoberta com uma metáfora: “É útil imaginar o método com luz. Se você alterar o comprimento de onda da luz, sua cor muda. Mas se você mudar a intensidade, apenas a luminosidade muda. Nesse caso, encontramos uma maneira de mudar a cor alterando a intensidade das ondas de spin. Esse fenômeno nos permitiu excitar ondas de spin muito mais curtas e muito melhores “, disse Chumak.
O comprimento de onda atual encontrado com este sistema é de cerca de 200 nanômetros. De acordo com simulações numéricas, seria possível excitar comprimentos de onda ainda menores, mas nesta fase é muito difícil excitar ou medir essas ordens de grandeza.
As amplitudes das ondas de spin também são cruciais para futuros circuitos magnéticos integrados. O sistema descoberto exibe um deslocamento não linear de travamento automático, o que significa que a amplitude das ondas de spin excitadas é constante. Esta propriedade é muito relevante para circuitos integrados, pois permite que diferentes elementos magnéticos trabalhem juntos com a mesma amplitude. Isso, por sua vez, é fundamental para a construção de sistemas mais complexos e para a realização do distante objetivo de um computador baseado em magnon. O objetivo final, um computador magnon totalmente funcional, ainda não foi alcançado. No entanto, esse marco sólido aproxima os pesquisadores de seu objetivo.
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