Eletrônica

Magnetismo é finalmente controlado com eletricidade

Magnetismo é finalmente controlado com eletricidade
A descoberta terá impacto direto na informática, onde os dados são transferidos como sinais elétricos mas armazenados magneticamente. [Imagem: Jakob Listabarth/TU Wien]

Controle do magnetismo com eletricidade

Agora não se trata mais de apenas ligar e desligar o magnetismo usando eletricidade - trata-se de controlar o magnetismo usando eletricidade.

Essa possibilidade abre um potencial gigantesco de aplicações tecnológicas no campo da informática, uma vez que, nos computadores atuais, os dados são transferidos como sinais elétricos mas armazenados magneticamente.

Uma equipe da Áustria e da Rússia obteve esse novo patamar prático de unificação entre eletricidade e magnetismo usando uma classe de materiais conhecidos como multiferroicos, que têm sido responsáveis por uma série de inovações recentes, como bits capazes de armazenar quatro dados diferentes.

Eletro+magnetismo

Como regra geral, os efeitos magnéticos e elétricos têm sido estudados separadamente porque suas causas são completamente diferentes. Os efeitos magnéticos ocorrem porque as partículas têm uma direção magnética interna, chamada "spin", enquanto os efeitos elétricos resultam de cargas positivas e negativas que podem mudar de posição umas em relação às outras dentro de um material.

Os materiais multiferroicos, contudo, têm seus átomos em arranjos com simetrias espaciais muito específicas, o que permite que os dois fenômenos sejam estudados - e explorados - em conjunto.

O que a equipe conseguiu pela primeira vez foi usar campos elétricos para controlar as oscilações magnéticas de alta frequência no interior de um material composto por ferro, boro e metais das terras raras.

"O material contém átomos de ferro que são triplamente carregados positivamente. Eles têm um momento magnético oscilando a uma frequência de 300 GHz. Ninguém duvidava que essas oscilações poderiam ser controladas usando um campo magnético. Mas o que conseguimos demonstrar é que essas oscilações podem ser alteradas de forma direta usando um campo elétrico," disse o professor Andrei Pimenov, cuja equipe já havia descoberto o eletromagnon, o elo que faltava entre o "eletro" e o "magnetismo".

Esse nível de controle agora obtido significa que um efeito magnético dinâmico - o estado magnético da oscilação dos átomos de ferro - pode ser ativado ou desativado usando um campo elétrico estático.

"Nossos discos rígidos armazenam dados magneticamente, mas é incrivelmente difícil escrever dados de forma rápida e precisa da mesma maneira. É muito mais fácil aplicar um campo elétrico com precisão perfeita, uma vez que tudo o que você precisa é um simples pulso de tensão. O processo é muito rápido e não envolve nenhuma perda significativa de energia," disse Pimenov.

Bibliografia:

Switching of Magnons by Electric and Magnetic Fields in Multiferroic Borates
A. M. Kuzmenko, D. Szaller, Th. Kain, V. Dziom, L. Weymann, A. Shuvaev, Anna Pimenov, A. A. Mukhin, V. Yu. Ivanov, I. A. Gudim, L. N. Bezmaternykh, A. Pimenov
Physical Review Letters
Vol.: 120, 027203
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.027203




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