Material 2D magnético abre caminho para computadores sustentáveis ultrarrápidos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/04/2023

O cristal magnético 2D é mostrado como bolas azuis, amarelas e brancas, simbolizando os átomos de ferro, telúrio e germânio. A grande seta turquesa indica a direção de magnetização do ímã 2D. O cristal com cor cinza são os átomos de carbono do canal de grafeno. As setas turquesa menores indicam os elétrons polarizados por spin injetados do ímã 2D no canal de grafeno.
[Imagem: Chalmers University of Technology]

Magnetismo 2D

O primeiro material atomicamente fino a ser isolado em laboratório foi o grafeno, um único plano de grafite com a espessura de um átomo, que resultou no Prêmio Nobel de Física de 2010.

E, em 2017, materiais bidimensionais com propriedades magnéticas foram descobertos pela primeira vez.

Os ímãs desempenham um papel fundamental em nossas vidas cotidianas, desde sensores em nossos carros e eletrodomésticos até o armazenamento dos dados em nossos computadores, e a descoberta do magnetismo monoatômico trouxe a expectativa de soluções novas e com menor consumo de energia para uma ampla gama de dispositivos tecnológicos.

O problema é que, até agora, os cientistas só haviam conseguido demonstrar ímãs bidimensionais em temperaturas extremamente baixas em ambientes de laboratório, as chamadas temperaturas criogênicas, o que impede seu uso mais amplo.

Isso agora mudou: Pesquisadores da Universidade Chalmers de Tecnologia conseguiram demonstrar, pela primeira vez, um material bidimensional magnético à temperatura ambiente.

Eletrônica magnética

O material é uma liga à base de ferro (Fe₅GeTe₂) que opera em conjunto com grafeno, formando uma heteroestrutura que pode ser usada como fonte e como detector de elétrons com base em seu momento magnético, ou spin.

Os componentes lógicos eletrônicos atuais são baseados em semicondutores não magnéticos, que usam o fluxo dos elétrons (carga e corrente) para o processamento e a transmissão de informações. Os dispositivos spintrônicos, por outro lado, exploram o momento magnético (spin) dos elétrons para gerar e controlar as correntes de elétrons e para interconverter sinais elétricos e sinais magnéticos.

Ao combinar processamento, armazenamento, detecção e lógica em uma única plataforma integrada, a spintrônica pode complementar e, em alguns casos, superar a eletrônica baseada em semicondutores, oferecendo vantagens em termos de dimensionamento, consumo de energia e velocidade de processamento de dados.

"Esses ímãs 2D podem ser usados para desenvolver componentes de memória ultracompactos, mais rápidos e energeticamente eficientes em computadores. Eles também podem ser usados para desenvolver sensores magnéticos altamente sensíveis para uma ampla gama de aplicações, incluindo monitoramento biomédico e ambiental, navegação, e comunicação," disse Bing Zhao, principal responsável pela descoberta.

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