Um método prático para mapear o fluxo de uma corrente em dispositivos com geometrias complexas que podem ser usados ​​para otimizar o projeto de circuitos foi desenvolvido na KAUST.

Um experimento tradicional de física do ensino médio é colocar limalha de ferro em um pedaço de papel acima de um ímã permanente. As pequenas partículas de metal se organizarão em uma série de linhas conectando as duas extremidades, ou postes, do ímã. Isso permite que os alunos visualizem as linhas de campo invisíveis que mediam a atração e repulsão magnética.

A obtenção desse mesmo tipo de mapa para o fluxo de uma corrente elétrica é particularmente importante em minúsculos componentes eletrônicos. Esses componentes podem ter arranjos geométricos estranhos, como resultado da necessidade de cada elemento do dispositivo ser embalado no menor espaço possível. Isso significa que a corrente não flui necessariamente de forma homogênea.

Senfu Zhang e Xixiang Zhang, trabalhando com colegas da KAUST, China e Estados Unidos, agora desenvolveram um método para visualizar a magnitude e a direção do fluxo de corrente através de um filme fino magnético.

Vários métodos experimentais foram desenvolvidos anteriormente para mapear a densidade de corrente em materiais eletrônicos. Mas estes só o fazem indiretamente, medindo campos perdidos em vez das próprias correntes. Além disso, eles podem ser muito caros, ou trabalhar apenas em temperaturas muito baixas. As simulações de computador oferecem uma alternativa mais barata; Contudo, eles tendem a simplificar demais os dispositivos reais, ignorando não uniformidades ou rachaduras no material.

Em vez de, A equipe de Zhang mapeou diretamente a distribuição não uniforme da corrente elétrica na platina em camadas, cobalto e tântalo usando a existência dos chamados skyrmions. Essas "bolhas magnéticas" podem ser visualizadas por uma técnica conhecida como microscopia magneto-óptica de Kerr, que mede as mudanças na intensidade e polarização da luz refletida de uma superfície como resultado de distúrbios magnéticos.

Os skyrmions aparecem como bolhas redondas nas imagens do microscópio. “Descobrimos que quando passamos uma corrente pelo material, apenas a extremidade dianteira das bolhas avançou, formando estreito, domínios de tiras paralelas, "explica Senfu Zhang. Os pesquisadores mostraram que era simples extrair o fluxo da corrente da direção de crescimento desses padrões.

"Esta abordagem não é adequada para uso em um dispositivo real porque requer a deposição de Pt / Co / Ta no dispositivo, mas é útil na fase de design, "diz Zhang." Saber a direção e a magnitude da corrente elétrica em cada parte do dispositivo ajuda a melhorar o design e o desempenho. "