Ondas magnéticas são mais rápidas do que se calculava

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/09/2021

Além de serem mais rápidas do que os elétrons, as ondas magnéticas têm comprimento de onda mais curta do que a luz, viabilizando também a miniaturização.
[Imagem: Radboud University]

Supermagnônica

Assim como as ondas de luz, as ondas magnéticas parecem obedecer a um limite máximo de velocidade conforme se movem através dos materiais.

Surpreendentemente, quando físicos diminuíram a escala de comprimento - chegando na faixa dos nanômetros - e a escala de tempo - chegando na casa dos femtossegundos - o magnetismo se comportou de maneira diferente.

Eles descobriram que ondas magnéticas com comprimentos de onda muito curtos podem se propagar até 40% mais rápido do que os cientistas calculavam até agora.

"O conceito é comparável aos aviões supersônicos, que se movem mais rápido do que a velocidade máxima das ondas sonoras. Por isso, chamamos essas ondas magnéticas mais rápidas de supermagnônicas," explica o professor Johan Mentink, da Universidade Radboud, nos Países Baixos.

Supermagnônico refere-se a além da magnônica. Ondas magnéticas são descritas como quasipartículas, conhecidas como magnons, e, assim como o movimento dos elétrons deu origem à eletrônica e o spin dos elétrons deu origem à spintrônica, a exploração tecnológica dos magnons criou a magnônica.

Assim, da mesma forma que temos supersônico (acima da velocidade do som) e superluminal (acima da velocidade da luz), agora também temos supermagnônico (acima da velocidade do magnetismo).

Essa propagação ultrarrápida do magnetismo abre possibilidades de se desenvolver formas ainda mais rápidas, mais compactas e energeticamente mais eficientes de processamento de dados.

A luz também mostrou recentemente seus segredos: ondas de luz podem se teletransportar, em movimentos virtualmente instantâneos.
[Imagem: Sebastian Weidemann et al. - 10.1038/s41566-021-00823-w]

Mais rápido e menor

Nos computadores de hoje, as informações são transferidas pelos elétrons. No entanto, a velocidade dessa transferência de informações tem seus limites. Além disso, há uma perda de energia devido às trombadas que os elétrons dão ao longo do caminho, devido à resistência dos materiais - materiais sem resistência à propagação dos elétrons são conhecidos como supercondutores.

Alternativamente, pulsos de luz podem ser usados para transferência de informações, como na internet por fibra óptica, por exemplo, o que é mais rápido e mais eficiente em termos de energia.

"No entanto, nosso objetivo está além disso," disse Mentink. "Estamos procurando uma maneira de tornar a transferência de dados mais rápida, mais eficiente em termos de energia e menor. As ondas de luz são rápidas, mas o comprimento de onda da luz é bastante longo. Para encontrar soluções menores, teremos que olhar para as ondas mais curtas: como ondas magnéticas, por exemplo."

Contudo, antes que tenhamos progressos definitivos em velocidade e miniaturização pelo uso de ondas magnéticas, precisamos entender melhor os fundamentos básicos - a constatação feita agora pela equipe de que nem mesmo sabíamos a velocidade máxima dessas ondas de spin (spin é o componente magnético das partículas) é um exemplo disso.

"Nossa pesquisa mostrou que, em teoria, a transferência de dados usando o movimento supermagnônico pode ser ainda mais rápida do que se pensava ser possível. No entanto, ainda não sabemos exatamente como o magnetismo funciona nas menores escalas de comprimento e escalas de tempo mais curtas. A fim de eventualmente usar o magnetismo para o processamento de dados na prática, precisaremos primeiro compreender a física fundamental subjacente. Esta pesquisa expande os limites do nosso conhecimento e nos leva um passo mais perto disso," disse Mentink.

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