Físicos criaram um novo material artificial que permite um grau sem precedentes de controle sobre os campos magnéticos, abrindo o caminho para novas tecnologias de computação, incluindo a gravação de dados, aspintrônica e até a magnônica, que permite armazenar e processar dados.
Em lugar do armazenamento binário – 0s e 1s – dos dispositivos magnéticos convencionais, o novo material possui oito configurações possíveis, o que resulta em uma maior densidade de armazenamento e em novas funcionalidades não disponíveis nas tecnologias atuais.
E, apesar de seu nome – “gelo” – as múltiplas funcionalidades de gravação do novo material – ler, escrever e apagar – funcionam a temperatura ambiente.
Gelo de spin
O material é chamado “gelo de cargas magnéticas regraváveis”, ou gelo de spinmagnético artificial.
O nome é uma referência à similaridade entre o posicionamento dos diversos nanomagnetos que compõem o metamaterial e a posição dos átomos de hidrogênio na água congelada. No gelo de água, cada átomo de hidrogênio fica apontando na direção do átomo de oxigênio mais próximo ou na direção contrária, formando uma estrutura tetraédrica. O curioso é que essa condição não consegue se manter em toda a estrutura no estado mais baixo de energia, o que faz com que o material apresente “graus de liberdade” equivalentes a esses giros (spins) dos átomos.
Yong-Lei Wang, da Universidade de Notre Dame, nos EUA, criou um gelo de spinartificial usando nanopartículas ferromagnéticas para fazer o papel dos spinsatômicos.
Ajustando a disposição dos nanomagnetos, torna-se possível ajustar o material com uma infinidade de configurações de spin para que ele apresente propriedades específicas, o que permitirá seu uso no armazenamento de dados, como memória ou na composição de circuitos lógicos.
Como o gelo de cargas magnéticas é bidimensional, consistindo de uma camada muito fina de átomos, ele pode ser aplicado sobre outros materiais igualmente finos, como o grafeno, a molibdenita e outros.
Gelo artificial de cargas magnéticas
Devido ao grande número de possíveis configurações dos nanomagnetos, gelos de cargas magnéticas artificiais têm grande potencial para aplicações em armazenamento de dados, memória e dispositivos lógicos.
Contudo, mais de uma década depois que os físicos conseguiram criar o primeiro gelo de spin artificial, ninguém havia conseguido lidar com as grandes escalas de energia dessas ilhas em nanoescala a temperatura ambiente, de forma a controlar seus estados magnéticos e fazer uso prático deles.
“Nós resolvemos esse desafio com uma nova maneira de pensar. Em vez de nos concentrarmos nos spins, nos voltamos para as cargas magnéticas associadas, o que nos permitiu projetar e criar gelos de cargas magnéticas artificiais com mais controle,” disse Wan.
Material inteligente
Embora todos os experimentos tenham sido feitos usando a ponta de um microscópio de força atômica, os pesquisadores afirmam que o mesmo poderia ser feito com uma cabeça de leitura de um disco rígido devidamente ajustada.
“A concretização do nosso gelo de cargas magnéticas artificiais ajustáveis é semelhante à criação de um ‘material inteligente’. Ele nos dá uma plataforma versátil para avançar nosso conhecimento sobre gelos de spin artificiais, para descobrir novos fenômenos físicos e para alcançar funcionalidades para aplicações práticas,” disse Zhili Xiao, coautor do trabalho.
