Descoberto material para memórias de computador compactas e extremamente rápidas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/07/2024

Quando os pesquisadores irradiam uma fina camada de iodeto de níquel com um pulso de laser, emergem estruturas em forma de saca-rolhas chamadas "oscilações magnetoelétricas helicoidais quirais".
[Imagem: Ella Maru Studio]

Multiferroicos

Há décadas os cientistas têm estudado um grupo de materiais incomuns, chamados multiferroicos, que podem ser úteis para uma série de aplicações, incluindo memórias de computador, sensores químicos e computadores quânticos.

Os multiferroicos possuem uma propriedade especial chamada acoplamento magnetoelétrico, o que significa que é possível manipular as propriedades magnéticas do material usando um campo elétrico, e vice-versa, mexendo nas propriedades elétricas usando campos magnéticos.

Agora, uma equipe da Universidade do Texas em Austin (EUA) e do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria (Alemanha) demonstraram que um material dessa classe, um composto em camadas de iodeto de níquel (NiI₂), é o melhor candidato até agora para fabricar componentes eletrônicos e quânticos extremamente rápidos e ultraminiaturizados.

Os pesquisadores descobriram que o NiI₂ tem o acoplamento magnetoelétrico mais forte dentre todos os materiais conhecidos, o que o torna o melhor candidato disparado para avanços tecnológicos.

"Revelar esses efeitos na escala de flocos de iodeto de níquel atomicamente finos foi um desafio formidável, mas nosso sucesso representa um avanço significativo no campo dos multiferroicos," disse o pesquisador Frank Gao.

As estruturas helicoidais podem ser úteis para uma variedade de aplicações, incluindo memórias de computador rápidas e compactas.
[Imagem: Ella Maru Studio]

Ferroelétricos, ferromagnéticos e multiferroicos

Os campos elétricos e magnéticos são fundamentais para a nossa compreensão do mundo e para as tecnologias modernas. Dentro de um material, as cargas elétricas e os momentos magnéticos dos átomos podem se ordenar de tal modo que suas propriedades se somam, formando uma polarização elétrica ou uma magnetização. Esses materiais são conhecidos como ferroelétricos ou ferromagnéticos, dependendo de qual dessas quantidades está em estado ordenado.

Mas nos exóticos multiferroicos as ordens elétrica e magnética coexistem, podendo estar entrelaçadas de tal modo que uma mudança em uma causa uma mudança na outra. Esta propriedade, conhecida como acoplamento magnetoelétrico, torna esses materiais candidatos promissores para fabricar componentes mais rápidos, menores e mais eficientes.

Para tornar essa possibilidade uma realidade, é preciso encontrar materiais com acoplamento magnetoelétrico particularmente forte e que sejam estáveis e de fabricação factível. Foi o que aconteceu agora com a demonstração do acoplamento magnetoelétrico do NiI₂, que parece ser fruto da interação de dois fenômenos.

"Dois fatores desempenham papéis importantes aqui," explicou o pesquisador Emil Viñas. "Um deles é o forte acoplamento entre o spin dos elétrons e o movimento orbital nos átomos de iodo - este é um efeito relativístico conhecido como acoplamento spin-órbita. O segundo fator é a forma particular da ordem magnética no iodeto de níquel, conhecida como um espiral de rotação ou hélice de rotação. Esta ordem é crucial tanto para iniciar a ordem ferroelétrica quanto para a força do acoplamento magnetoelétrico."

Entre as aplicações potenciais do novo material, a equipe cita: Memórias magnéticas de computador compactas, energeticamente eficientes e de gravação e leitura muito mais rápida do que as memórias atuais; interconexões em plataformas de computação quântica; e sensores químicos para garantir o controle de qualidade e a segurança de medicamentos e compostos nas indústrias química e farmacêutica.

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