Descobertos monopolos magnéticos artificiais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/06/2013

Enquanto o bit de um disco rígido tem cerca de um milhão de átomos, os skyrmions têm cerca de 15.
[Imagem: TUM]

Monopolo magnético

Um ímã tem um pólo norte e um pólo sul. Mas, tão logo ele for quebrado ao meio, imediatamente formam-se dois novos ímãs completos, com seus respectivos pólos norte e sul.

Mas não haverá um fim para isso, um momento em que se torna possível ter apenas um pólo norte sem um pólo sul, ou vice-versa?

Em 1931, Paul Dirac afirmou que sim, que existia essa espécie de "partícula magnética fundamental", ou monopolo magnético.

Mas foi somente em 2009 que físicos afirmaram ter observado pela primeira vez um monopolo magnético. Um ano depois, o monopolo magnético foi observado a temperatura ambiente.

No ano passado, outra equipe deu-se conta que os monopolos magnéticos podem permitir a criação de redes neurais baseadas em hardware, eventualmente criando um novo tipo de computação.

Agora, Achim Rosch e uma equipe de três universidades alemãs mostraram que os monopolos magnéticos podem ser usados para gravar dados de maneira ultraeficiente, a temperatura ambiente.

Skyrmions

Os pesquisadores alemães identificaram monopolos magnéticos artificiais em skyrmions, quasipartículas fundamentais que podem ser entendidas como redemoinhos magnéticos.

Embora eles não sejam campos magnéticos "reais", da mesma forma que o campo produzido por um ímã, ainda assim é possível medi-los experimentalmente e alterá-los da mesma forma.

E é isso o que torna esses pequenos "tornados magnéticos" particularmente interessantes não apenas para um novo tipo futuro de computação, mas para o armazenamento de dados magnéticos como ele é feito hoje - só que de forma muito mais eficiente.

Além de serem detectados no interior de materiais a temperatura ambiente, os pesquisadores descobriram que esses redemoinhos magnéticos se mesclam e se dissociam, e que a chave para esses fenômenos é o monopolo magnético artificial.

Embora os vórtices magnéticos, chamados skyrmions, sejam incrivelmente estáveis, os monopolos magnéticos são capazes de criá-los a destruí-los, abrindo caminho para seu uso no armazenamento de dados.
[Imagem: C. Schuette/University of Cologne]

"Isso significa que um monopolo magnético artificial está naquele ponto [da fusão entre os dois skyrmions]. Sempre que dois redemoinhos magnéticos se mesclam no experimento, um monopolo magnético artificial flutua ao longo da superfície [do material]," explica o professor Rosch.

Zíper magnético

A interpretação da equipe é que os monopolos magnéticos "fecham" dois skyrmions adjacentes, fazendo-os fundir-se, com o monopolo magnético funcionando como uma espécie de zíper.

Embora ainda esteja longe das aplicações práticas, esse fenômeno significa que é possível usar os skyrmions para gravar e ler bits magnéticos - ou artificialmente magnéticos.

A diferença é que, enquanto o bit de um disco rígido tem cerca de um milhão de átomos, os skyrmions têm cerca de 15. Além disso, alterar os skyrmions requer 100.000 vezes menos energia do que alterar um bit magnético tradicional.

E ainda há outra vantagem para o armazenamento de dados: os skyrmions são incrivelmente estáveis - os cientistas comparam sua estabilidade com dar um nó em uma corda, que nunca se desatará sozinha.

E a chave para manipular essa estabilidade à vontade parece estar nos monopolos magnéticos artificiais agora descobertos.

Assim, o próximo passo dessa área emergente será descobrir como usar os monopolos magnéticos para controlar os skyrmions com precisão, fazendo-os fundir-se ou separar-se - ou atar e desatar seus nós - conforme a necessidade.

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