Spintrônica: Magnetismo pode ser ligado e desligado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/03/2011

Esquema do arranjo estrutural das cristalizações romboédrica e tetragonal - a magnetização fica confinada na fase romboédrica.
[Imagem: Ramesh group]

Magnetização espontânea

Cientistas conseguiram otimizar uma propriedade conhecida como magnetização espontânea em um dos materiais mais promissores para o emergente campo da spintrônica.

Na spintrônica, os dados digitais são armazenados nos spins de elétrons individuais, e não em correntes de elétrons, como na eletrônica atual.

E eles conseguiram mais: o grupo descobriu como ligar e desligar essa magnetização por meio de um campo elétrico externo, uma técnica crucial para essa nova área que promete chips mais rápidos, menores e com um consumo mínimo de energia.

"Adotando uma abordagem inovadora nós criamos um novo estado magnético na ferrita de bismuto, juntamente com a capacidade de controlar essa magnetização a temperatura ambiente," diz Ramamoorthy Ramesh, dos Laboratórios Berkeley, nos Estados Unidos.

Magnetoeletrônicos

A ferrita de bismuto é um material promissor para a eletrônica, mas que também está chamando a atenção dos pesquisadores da área de energia solar.

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A magnetização espontânea surge em um tipo específico de cristalização desse composto multiferroico e pode ser "apagada" com a aplicação de um campo elétrico. A magnetização é restaurada quando a polaridade do campo elétrico é invertida.

Os dispositivos spintrônicos, ou magnetoeletrônicos, armazenam dados no spin do elétron, uma propriedade mecânica quântica que emerge do momento magnético de um elétron em rotação, e que possui um valor direcional "para cima" ou "para baixo".

Os materiais multiferroicos são candidatos ideais para os dispositivos spintrônicos porque eles apresentam simultaneamente propriedades elétricas e magnéticas.

Imagem da superfície de uma amostra da ferrita de bismuto com duas fases cristalinas - as áreas vermelha e verde indicam os dois conjuntos de cristalizações, orientadas a 90 graus uma em relação à outra.
[Imagem: Ramesh group]

Controlando o magnetismo

Embora a ferrita de bismuto - uma liga de bismuto, ferro e oxigênio - seja um isolante, ela possui "paredes de domínio" entre seus cristais, planos bidimensionais que conduzem eletricidade.

Agora os pesquisadores descobriram que uma combinação de duas formas de cristalização do composto gera efeitos ainda mais interessantes.

"Os filmes de ferrita de bismuto normal apresentam uma magnetização espontânea de 6 a 8 unidades eletromagnéticas por centímetro cúbico, o que é muito pouco para aplicações práticas," diz Qing He, que conduziu os novos experimentos.

"Nesse estado especial de fases mistas, nós melhoramos a magnetização espontânea para algo entre 30 e 40 unidades eletromagnéticas por centímetro cúbico, o que é suficiente para utilização em componentes reais," diz ela.

E essa magnetização espontânea pode ser controlada com a aplicação de uma corrente elétrica mínima passando através do filme. Isso significa que os dados gravados no material estarão armazenados magneticamente, e não se perderão quando a energia for desligada.

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