Skyrmions: A computação baseada em redemoinhos magnéticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/01/2021

As camadas superior e inferior produzem skyrmions distintos, que são injetados na camada intermediária.
[Imagem: Empa]

Computação magnética

Se você costuma acompanhar o que anda acontecendo na vanguarda da tecnologia da informação, já deve ter incluído os skyrmions em sua lista de tecnologias a monitorar.

Esses vórtices magnéticos podem não apenas representar 0s e 1s muito menores do que os bits usados hoje, como podem viabilizar uma computação não-booleana e até servirem como qubits para a computação quântica.

Como existe e opera no nível atômico, o magnetismo dos skyrmions é muito mais complexo do que os pólos norte e sul dos ímãs sobre os quais aprendemos na escola - na verdade, os próprios skyrmions resultam de interações magnéticas entre os átomos.

Um dos desafios para lidar com eles consiste em produzir skyrmions de forma controlada e (1) mantê-los afastados uns dos outros por distâncias padronizadas, o que não tem sido fácil, ou (2) produzir skyrmions diferentes, que possam ser identificados para representar 0s e 1s.

Skyrmions a temperatura ambiente

Agora, Andrada Mandru e seus colegas do EMPA (Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais) conseguiram produzir dois tipos diferentes de skyrmions em uma camada de materiais bem conhecidos, e tudo a temperatura ambiente.

"Nós produzimos um sistema multicamadas que consiste em várias camadas de materiais ferromagnético com espessura sub-nanométrica, metal nobre e metal de terras raras, no qual dois estados de skyrmion diferentes podem coexistir a temperatura ambiente," resumiu o professor Hans Hug, um dos coordenadores do trabalho.

O "sanduíche tecnológico" é composto por irídio (Ir), ferro (Fe), cobalto (Co), platina (Pt) e os metais de terras raras térbio (Tb) e gadolínio (Gd).

Entre as duas multicamadas ferromagnéticas que geram os skyrmions - cinco camadas de Ir/Fe/Co/Pt - os pesquisadores inseriram uma camada de TbGd e uma camada de Co. A característica especial dessa dupla camada é que ela não pode gerar skyrmions por conta própria.

As duas camadas externas, por outro lado, geram em grande número skyrmions característicos de cada uma - cada camada produz um tipo diferente de skyrmion - e os injetam na dupla camada. Ou seja, a dupla camada interna acolhe os dois tipos diferentes de skyrmions, que convivem em harmonia a temperatura ambiente, viabilizando seu uso para computação.

Armazenamento tridimensional e memórias pista de corrida

"As multicamadas que desenvolvemos com a tecnologia de pulverização catódica podem, em princípio, ser produzidas em escala industrial," disse Mandru.

Além disso, sistemas semelhantes poderiam ser usados no futuro para construir dispositivos de armazenamento de dados tridimensionais, com densidade de armazenamento ainda maior.

Esse material multicamada pode também reacender o interesse nas "memórias pista de corrida", nas quais a IBM vem trabalhando há mais de uma década e que têm potencial para serem 100.000 vezes mais rápidas do que as memórias flash, além de consumirem apenas uma fração da energia destas.

Mais tópicos