Descoberta uma nova ordem magnética: os skyrmions de superfície

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/08/2011

As setas cônicas são os spins dos átomos, que aparecem como esferas esmaecidas. O skyrmion é a estrutura em formato de cubo, que os físicos chamam de "estrutura espacial topológica".
[Imagem: University of Hamburg]

Skyrmions

Imagine um cristal: ele é formado por uma rede ordenada de átomos.

Agora imagine a mesma rede, mas substitua os átomos por estruturas puramente magnéticas, uma espécie de vórtices magnéticos giratórios, cada um deles parecido com um pequeno redemoinho.

Essas estruturas estranhas são chamadas skyrmions - em homenagem ao físico britânico Tony Skyrme, que as idealizou teoricamente em 1962.

E, como os skyrmions formam uma rede estável, logo se pensou em utilizar esses cristais de vórtices magnéticos para o armazenamento de dados.

Skyrmions de superfície

A ideia agora ficou um pouco mais próxima da realidade graças a uma descoberta feita por cientistas do Centro de Pesquisa Jülich (FZJ) e das universidades de Kiel e Hamburgo, todos na Alemanha.

Os físicos descobriram que essa rede regular de skyrmions magnéticos estáveis pode se formar em uma superfície, e não apenas no meio de um cristal atômico comum. Na realidade, elas podem se formar em filmes finos com apenas um átomo de espessura.

Os chamados filmes finos são películas com um ou poucos átomos de espessura, como as usadas para a gravação magnética em discos rígidos.

Isso reforça a ideia de que essas minúsculas formações magnéticas poderão um dia ser a base de uma nova geração de bits magnéticos menores e mais eficientes.

Os cientistas descobriram as espirais magnéticas, cada uma delas composta por apenas 15 átomos, em uma camada formada por um único átomo de ferro, depositada sobre uma amostra do elemento irídio.

Sonho que vira realidade

Depois de serem deixados de lado pelos físicos, por décadas, os skyrmions finalmente foram levados a sério - mas só foram detectados experimentalmente em 2009, por uma equipe da Universidade Técnica de Munique.

Agora, contudo, os skyrmions se revelaram sem a necessidade de um campo magnético externo, e localizados na superfície do material analisado, e não em seu interior.

O diâmetro desses skyrmions de superfície equivale a apenas alguns átomos, o que os torna pelo menos uma ordem de grandeza menores do que os skyrmions já identificados até o momento.

"As entidades magneticamente estáveis que descobrimos se comportam como partículas e se organizam como os átomos em uma estrutura bidimensional," explica o professor Stefan Blügel. "Para nós, é um sonho que se tornou realidade."

Mais tópicos