Avanço liga magnetismo e eletricidade para tecnologia mais rápida

Pequenas ondas magnéticas geram sinais elétricos

Em um estudo publicado em Anais da Academia Nacional de Ciênciaspesquisadores do Centro de Materiais Híbridos, Ativos e Responsivos (CHARM) da universidade, um Centro de Ciência e Engenharia de Pesquisa de Materiais financiado pela National Science Foundation, relatam que os magnons – minúsculas ondas magnéticas que se movem através de materiais sólidos – são capazes de gerar sinais elétricos mensuráveis.

Esta descoberta sugere que os futuros chips de computador poderiam fundir sistemas magnéticos e elétricos diretamente, eliminando a necessidade de troca constante de energia que limita o desempenho dos dispositivos atuais.

Como os Magnons transmitem informações

A eletrônica tradicional depende do fluxo de elétrons carregados, que perdem energia na forma de calor ao se moverem pelos circuitos. Em contraste, os magnons transportam informações através do “spin” sincronizado dos elétrons, criando padrões semelhantes a ondas em um material. De acordo com modelos teóricos desenvolvidos pela equipe da UD, quando essas ondas magnéticas viajam através de materiais antiferromagnéticos, podem induzir a polarização elétrica, criando efetivamente uma tensão mensurável.

Rumo à computação ultrarrápida e com baixo consumo de energia

Os magnons antiferromagnéticos podem se mover em frequências terahertz – cerca de mil vezes mais rápido que as ondas magnéticas em materiais convencionais. Essa velocidade excepcional aponta para um caminho promissor para a computação ultrarrápida e de baixo consumo de energia. Os investigadores estão agora a trabalhar para verificar as suas previsões teóricas através de experiências e para investigar como os magnões interagem com a luz, o que poderá levar a formas ainda mais eficientes de os controlar.

Avançando na pesquisa de materiais quânticos

Este trabalho contribui para o objetivo maior do CHARM de desenvolver materiais quânticos híbridos para tecnologias de ponta. Os pesquisadores do centro estudam como diferentes tipos de materiais – como sistemas magnéticos, eletrônicos e quânticos – podem ser combinados e controlados para criar tecnologias de próxima geração. O objetivo do CHARM é projetar materiais inteligentes que respondam aos seus ambientes e possibilitem avanços em computação, energia e comunicação.

Os coautores do estudo são Federico Garcia-Gaitan, Yafei Ren, M. Benjamin Jungfleisch, John Q. Xiao, Branislav K. Nikolić, Joshua Zide e Garnett W. Bryant (NIST/Universidade de Maryland). O financiamento foi fornecido pela National Science Foundation sob o prêmio DMR-2011824