Carregadores de telefones celulares e outros dispositivos podem se tornar muito menores depois que uma equipe de físicos totalmente RIKEN encolher com sucesso um componente elétrico conhecido como um indutor para dimensões em microescala usando um efeito quântico.

Indutores são um componente básico dos circuitos elétricos modernos, e eles são usados ​​em uma ampla gama de aplicações, incluindo processamento de informações, circuitos sem fio e carregadores para dispositivos móveis. Eles são baseados na lei da indução que o físico inglês Michael Faraday descobriu em 1831. Mas, embora a física tenha dado grandes saltos desde então, os princípios fundamentais dos indutores permanecem essencialmente os mesmos - eles são basicamente bobinas de fio.

Ao contrário de outros componentes do circuito elétrico, indutores têm sido difíceis de miniaturizar porque o tamanho de sua indutância diminui com seu volume, de modo que, se você reduzir o volume pela metade, a indutância cai pela metade também.

Agora, Yoshinori Tokura, Tomoyuki Yokouchi e seus colegas de trabalho, tudo no RIKEN Center for Emergent Matter Science, geraram uma indutância equivalente à dos indutores comerciais, mas em um componente cujo volume é cerca de um milhão de vezes menor.

Eles conseguiram isso usando um novo mecanismo para gerar indutância que depende de efeitos quânticos. Indutores baseados neste mecanismo serão fáceis de encolher, uma vez que sua indutância realmente aumenta com a diminuição da área da seção transversal.

"Descobrimos uma indutância eletromagnética de origem quântica-mecânica, "diz Yokouchi." Isso tem um grande potencial para a miniaturização de indutores, uma das peças mais fundamentais nos circuitos elétricos contemporâneos. "

Um dos autores, Naoto Nagaosa, já havia proposto teoricamente um mecanismo totalmente novo para indução eletromagnética com base no eletromagnetismo emergente, uma nova forma de eletromagnetismo que surge das propriedades quânticas dos elétrons de condução em sistemas especialmente projetados. No presente estudo, a equipe percebeu esse efeito usando um ímã em escala de micrômetro. Os spins do elétron que dão origem ao magnetismo são arranjados em forma de espiral, imitando as bobinas de um indutor convencional.

Yokouchi observa que o sucesso do estudo dependeu do ambiente colaborativo na RIKEN. "Uma forte colaboração entre teóricos e experimentalistas foi essencial para este projeto, "diz ele. Em particular, os experimentalistas têm muita experiência na fabricação de materiais quânticos avançados.

O indutor em nanoescala da equipe opera apenas em temperaturas muito baixas, portanto, agora estão procurando materiais que se comportem de maneira semelhante em altas temperaturas. "Para aplicações reais, temos que encontrar um material que gere indutância emergente em e acima da temperatura ambiente, "diz Yokouchi." Já começamos a pesquisar os materiais em potencial. "