Ímãs espirais criam memória magnética superdensa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/04/2024

Conceito da memória magnética de quiralidade e o novo componente spintrônico projetado para tirar proveito dela.
[Imagem: Hidetoshi Masuda et al. - 10.1038/s41467-024-46326-4]

Memórias magnéticas

Desde o início da computação digital temos guardado dados em bits magnéticos. Vem funcionado bem, mas a avalanche de dados trazida pela internet e pela inteligência artificial está exigindo soluções mais avançadas, que possam colocar mais bits por área.

O caminho preferido pela indústria tem sido o dos componentes spintrônicos, representados sobretudo pelas MRAMs (sigla em inglês para Memória Magnética de Acesso Aleatório), que utilizam a direção de magnetização de materiais ferromagnéticos para memorizar informações. Devido à sua não volatilidade e baixo consumo de energia, os dispositivos spintrônicos desempenharão um papel fundamental nos futuros componentes de armazenamento de informações.

Mas ainda há desafios a serem vencidos: Os bits spintrônicos baseados em ferromagnetos geram campos magnéticos ao seu redor, que afetam os bits ferromagnéticos próximos. Em um dispositivo magnético de armazenamento miniaturizado, isto resulta em interferência (diafonia) entre os bits magnéticos, o que limitará a densidade da memória magnética, ou seja, não conseguiremos colocar tantos dados por área como gostaríamos.

Mas Hidetoshi Masuda e colegas da Universidade Tohoku, no Japão, já têm uma solução: Eles demonstraram que materiais magnéticos chamados ímãs helicoidais podem ser utilizados para construir memórias magnéticas, o que deve resolver o problema das interferências interbits.

Propriedades do filme fino MnAu₂.
[Imagem: Hidetoshi Masuda et al. - 10.1038/s41467-024-46326-4]

Memória magnética por quiralidade

Ímãs helicoidais são aqueles nos quais as direções dos momentos magnéticos dos seus átomos são ordenadas em espiral. A lateralidade destra ou canhota da espiral - chamada quiralidade - pode ser utilizada para memorizar a informação sem o risco de que bits vizinhos interfiram uns nos outros.

Isso acontece porque os campos magnéticos induzidos por cada momento magnético atômico se anulam, de modo que os ímãs helicoidais não geram nenhum campo magnético macroscópico. "Os dispositivos de memória baseados na lateralidade dos heli-ímãs, livres de diafonia entre bits, podem abrir um novo caminho para melhorar a densidade da memória," disse Masuda.

A equipe demonstrou que a memória de quiralidade pode ser escrita e lida em temperatura ambiente. Eles fabricaram filmes finos epitaxiais de um heli-ímã (MnAu₂) e demonstraram a mudança da quiralidade (orientação destra e canhota da espiral) induzida por pulsos de corrente elétrica sob campos magnéticos.

Mais interessante ainda, a equipe fabricou um dispositivo de bicamada composto por MnAu₂ e Pt (platina) e demonstrou que a memória de quiralidade pode ser lida como uma mudança de resistência, mesmo sem campos magnéticos.

"Descobrimos a capacidade potencial da memória quiral em ímãs helicoidais para dispositivos de memória de próxima geração; ela pode oferecer bits de memória de alta densidade, não voláteis e altamente estáveis," disse Masuda. "Esperamos que isso leve a futuros dispositivos de armazenamento com densidade de informações ultra-alta e alta confiabilidade."

Mais tópicos