Dupla hélice metálica armazena informações magnéticas em 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/12/2021

O "DNA magnético" poderá viabilizar as tão esperadas memórias "pista de corrida".
[Imagem: Claire Donnelly et al. - 10.1038/s41565-021-01027-7]

DNA magnético

Uma equipe internacional usou uma técnica de impressão 3D avançada para criar duplas hélices magnéticas - como a dupla hélice do DNA - que combinam curvatura, quiralidade e fortes interações de campo magnético entre as hélices.

Essas duplas hélices magnéticas produzem texturas topológicas em nanoescala no campo magnético, algo que nunca havia sido visto antes.

Isso abre as portas para uma próxima geração de dispositivos magnéticos de armazenamento de dados porque permite sair da bidimensionalidade (2D) para a tridimensionalidade (3D), vencendo o gargalo de adensamento que tem restringido o progresso dos sistemas atuais.

E não se trata apenas de obter densidades mais altas, já que as geometrias tridimensionais podem alterar as propriedades magnéticas e oferecer novas funcionalidades.

"Tem havido muito trabalho em torno de uma tecnologia ainda não estabelecida, chamada memória pista de corrida (racetrack), proposta inicialmente por Stuart Parkin. A ideia é armazenar dados digitais nas paredes do domínio magnético dos nanofios para produzir dispositivos de armazenamento de informações com alta confiabilidade, desempenho e capacidade.

"Mas, até agora, essa ideia sempre foi muito difícil de realizar porque precisamos ser capazes de fazer sistemas magnéticos tridimensionais e também precisamos entender o efeito de ir para três dimensões na magnetização e no campo magnético," contextualiza a pesquisadora Claire Donnelly, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.

As duplas hélices podem ser fabricadas de forma a produzir diferentes configurações magnéticas.
[Imagem: Claire Donnelly et al. - 10.1038/s41565-021-01027-7]

Três avanços em um

O feito da equipe só foi possível porque eles primeiro desenvolveram uma técnica para visualizar os campos magnéticos em 3D, algo que eles comparam a uma tomografia computadorizada de um campo magnético.

A seguir, eles precisaram aprimorar uma técnica de impressão 3D em nanoescala para ir construindo diversas estruturas magnéticas usando nanofios dispostos em formatos variados - o "DNA magnético" apresentado agora é uma das mais promissoras.

O que a equipe constatou é que pares de paredes entre domínios magnéticos (regiões onde a magnetização aponta na mesma direção) nas hélices vizinhas ficam fortemente acopladas e, como resultado, deformam-se. Essas paredes se atraem e, por causa da estrutura 3D, giram, "travando" no lugar e formando ligações fortes e regulares, semelhantes aos pares de bases do DNA.

"Esta nova capacidade de padronizar o campo magnético nessa escala de comprimento nos permite definir quais forças serão aplicadas aos materiais magnéticos e entender até onde podemos ir com a padronização desses campos magnéticos. Se pudermos controlar essas forças magnéticas em nanoescala, chegaremos mais perto de alcançar o mesmo grau de controle que temos em duas dimensões," disse Donnelly.

"As perspectivas deste trabalho são múltiplas: Essas texturas fortemente acopladas nas hélices magnéticas prometem um movimento altamente robusto e podem ser um potencial portador de informações," disse Amálio Pacheco, membro da equipe. "Ainda mais emocionante é que este novo potencial para padronizar o campo magnético em nanoescala pode oferecer novas possibilidades para captura de partículas, técnicas de imagem, bem como materiais inteligentes."

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