Em um estudo de prova de conceito publicado em Física da Natureza , pesquisadores desenharam quadrados magnéticos em um material não magnético com uma caneta eletrificada e então "leram" este doodle magnético com raios-X.

O experimento demonstrou que propriedades magnéticas podem ser criadas e aniquiladas em um material não magnético com a aplicação precisa de um campo elétrico - algo há muito buscado por cientistas que buscam uma maneira melhor de armazenar e recuperar informações em discos rígidos e outros dispositivos de memória magnética. A pesquisa foi realizada no Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia e no Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia.

“O importante é que é reversível. Mudar a voltagem do campo elétrico aplicado desmagnetiza o material novamente, "disse Hendrik Ohldag, co-autor do artigo e cientista do laboratório Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL), um DOE Office of Science User Facility.

"Isso significa que essa técnica pode ser usada para projetar novos tipos de dispositivos de armazenamento de memória com camadas adicionais de informação que podem ser ligados e desligados com um campo elétrico, em vez dos campos magnéticos usados ​​hoje, "Ohldag disse." Isso permitiria um controle mais direcionado, e seria menos provável de causar efeitos indesejáveis ​​nas áreas magnéticas circundantes. "

"Esta descoberta experimental é importante para superar as dificuldades atuais em aplicativos de armazenamento, "disse Jun-Sik Lee, um cientista da equipe do SLAC e um dos líderes do experimento. "Agora podemos fazer uma declaração definitiva:esta abordagem pode ser implementada para projetar dispositivos de armazenamento futuros."

Alinhando os giros

As propriedades magnéticas de um material são determinadas pela orientação dos spins dos elétrons. Em materiais ferromagnéticos, encontrados em discos rígidos, ímãs de geladeira e agulhas de bússola, todos os spins do elétron estão alinhados na mesma direção. Esses giros podem ser manipulados pela aplicação de um campo magnético - virando-os de norte para sul, por exemplo, para armazenar informações como uns e zeros.

Os cientistas também têm tentado maneiras diferentes de criar um "estado multiferróico, "onde o magnetismo pode ser manipulado com um campo elétrico.

"Este se tornou um dos Santo Graal da tecnologia na última década, "Ohldag disse." Há estudos que mostraram aspectos deste estado multiferróico antes. A novidade aqui é que ao projetar um determinado material, conseguimos criar e eliminar o magnetismo de forma controlada em nanoescala. "

Conversa cruzada entre eletricidade e magnetismo

Neste estudo, a equipe começou com um material antiferromagnético - um que tem pequenas manchas de magnetismo que se cancelam, de modo que no geral não atue como um ímã.

Tanto os antiferromagnetos quanto os ferromagnetos mostram propriedades magnéticas apenas abaixo de uma determinada temperatura, e acima dessa temperatura eles se tornam não magnéticos.

Ao projetar um material antiferromagnético dopado com o elemento lantânio, os pesquisadores descobriram que podiam ajustar as propriedades do material de forma que a eletricidade e o magnetismo pudessem influenciar um ao outro à temperatura ambiente. Eles poderiam então inverter as propriedades magnéticas com um campo elétrico.

Para ver essas mudanças, eles ajustaram um microscópio de raios-X de transmissão de varredura no SSRL para que pudesse detectar o spin magnético dos elétrons. As imagens de raios-X confirmaram que a magnetização havia ocorrido, e era verdadeiramente reversível.

Próximo, a equipe de pesquisa gostaria de testar outros materiais, para ver se conseguem encontrar uma maneira de tornar o efeito ainda mais pronunciado.