Corrente alternada faz computação magnética super eficiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/10/2024

A capacidade de redirecionar ondas magnéticas sob demanda abre novas possibilidades para a criação de sistemas de computação mais adaptáveis e energeticamente eficientes.
[Imagem: Sabri Koraltan]

Computação magnônica

Uma equipe da Alemanha e da Áustria deu um impulso crucial para o emergente campo da magnônica, que promete processadores 1.000 vezes mais rápidos e que não esquentam.

Enquanto toda a nossa computação eletrônica é baseada em correntes elétricas, a computação magnônica é magnética - em vez de elétrons, o que opera na magnônica são os magnons, quasipartículas que representam ondas de spin, ou seja, distúrbios semelhantes a ondas em uma matriz magneticamente ordenada de elétrons, matriz esta que emerge na superfície de alguns materiais magnéticos.

"Imagine um lago calmo. Se deixarmos uma pedra cair na água, as ondas resultantes se propagarão para longe do ponto de geração. Agora, substituímos o lago por um material magnético e a pedra por uma antena. As ondas propagantes são chamadas de ondas de spin e podem ser usadas para transferir energia e informação de um ponto a outro com perdas mínimas," detalhou Sabri Koraltan, da Universidade de Viena, na Áustria.

Essas ondas são descritas como quasipartículas - os "magnons - e estabelecem uma espécie de elo entre o "eletro" e o "magnetismo". Assim como o spin dos elétrons deu origem à spintrônica, há muito se espera que os magnons sejam explorados tecnologicamente, criando uma magnônica.

Foi justamente isso que a equipe fez agora, criando circuitos magnônicos reprogramáveis usando correntes alternadas para mover as ondas de spin, e redirecionando essas ondas sob demanda.

Esquema de funcionamento da nova técnica.
[Imagem: Sabri Koraltan]

Correntes alternadas e magnetismo

Até agora, a movimentação de magnons vinha tipicamente sendo feita usando nanoantenas, já que é necessário trabalhar com ondas de comprimento muito curto. Mas as nanoantenas disponíveis até agora, além de difíceis de fabricar, têm baixa eficiência.

Em seu lugar, a equipe usou uma corrente elétrica alternada. A corrente elétrica flui diretamente através de uma pilha magnética com padrões magnéticos giratórios. "Ao usar uma geometria de corrente alternada lateral em pares de vórtices ferrimagnéticos sintéticos, podemos obter emissão de onda de spin com uma eficiência que supera os métodos convencionais em várias ordens de magnitude," disse Koraltan.

Sistemas ferrimagnéticos sintéticos são materiais com padrões de magnetização opostos: Se a camada superior tem um vórtice de rotação no sentido horário, a camada inferior tem um sentido de rotação anti-horário. Isso permite a excitação do padrão de magnetização usando os campos magnéticos gerados pelas correntes alternadas - e com muita eficiência.

"Além disso, ao incorporar materiais especiais, que podem mudar sua magnetização quando uma tensão é aplicada, demonstramos que a direção dessas ondas de spin pode ser dinamicamente direcionada simplesmente ajustando a magnitude da corrente aplicada. Isso pode ser considerado um passo importante em direção aos dispositivos magnônicos ativos," disse Koraltan.

A capacidade de redirecionar ondas de spin sob demanda abre novas possibilidades para a criação de circuitos magnônicos reprogramáveis, o que pode levar a sistemas de computação mais adaptáveis e energeticamente eficientes.

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