De bússolas usadas na navegação no exterior até motores elétricos, sensores, e atuadores em carros, materiais magnéticos têm sido um esteio ao longo da história humana. Além disso, quase todas as informações que existem na sociedade contemporânea são gravadas em mídia magnética, como discos rígidos.

Uma equipe de pesquisadores do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas está estudando o movimento das paredes do domínio do vórtice - regiões locais de carga que armazenam informações coletivamente por meio de sua configuração - conduzidas por campos magnéticos em nanofios ferromagnéticos, que são configurados em uma linha reta com um ramo semelhante a Y assimétrico. Eles discutem seu trabalho no Journal of Applied Physics .

A pergunta feita pelo grupo foi:O que acontece com a parede do vórtice quando ela encontra o galho? Muda a direção ou não, ou poderia ser dividido em duas paredes?

"Para fazer um paralelo simplista, se imaginarmos que a parede do vórtice é um tornado e o tornado está correndo em uma estrada reta e encontra uma encruzilhada, o que acontece depois; pode se dividir em dois tornados? ", disse Luiz Sampaio, pesquisadora do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas do Rio de Janeiro.

De um modo geral, campos magnéticos podem ser usados ​​para alterar a magnetização de um material magnético, muito parecido com um ímã em barra pode magnetizar uma agulha de costura não magnética, e pode até mesmo reverter sua magnetização completamente em alguns casos.

O processo envolvido na reversão da magnetização às vezes exibe a nucleação e o movimento dessas paredes de domínio, que constituem a transição entre duas regiões de carga magnetizada em diferentes direções. O movimento da parede do domínio tem sido amplamente explorado em nanofios ferromagnéticos devido ao seu alto potencial para aplicações em dispositivos spintrônicos, aqueles que usam as propriedades de spin quântico dos elétrons.

O controle e a manipulação dessas paredes de domínio são cruciais para a realização bem-sucedida da memória magnética, dispositivos lógicos e sensores. Ao modificar a geometria do nanofio, os cientistas esperam adquirir um maior controle do movimento da parede do domínio e definir um caminho para alcançar confiabilidade na magnetização de comutação em nanofios ferromagnéticos. A equipe elaborou um estudo em duas etapas.

"Primeiro, nós fabricamos amostras usando litografia de feixe de elétrons, magnetron sputtering e técnicas de decolagem, "disse Sampaio. Depois da fabricação em escala nanométrica, eles então mediram o comportamento de magnetização de comutação mediado pela propagação da parede de domínio.

A segunda etapa foi realizar simulações micromagnéticas para guiar e interpretar os resultados experimentais. "Essas duas ferramentas nos permitiram estudar em detalhes os processos de paredes de domínio de vórtice na entrada do ramal, " ele disse.

Seguindo em frente, a equipe quer entender se o ângulo entre o nanofio e o ramo pode aumentar o comportamento assimétrico na entrada do ramo. Isso aumentaria a probabilidade de observar apenas um tipo de parede de domínio de vórtice, sentido horário ou anti-horário. Isso exigirá a variação dos ângulos do nanofio com o ramo para selecionar a quiralidade do vórtice.

Compreender os aspectos dinâmicos das paredes do domínio do vórtice abre uma rota para um melhor controle de seu movimento e trajetória. Isso pode ser importante para a produção de portas lógicas, que pode ser baseado no movimento da parede do domínio em linha com tais ramos. A magnetização nos ramos pode ser orientada em duas direções diferentes ao longo do eixo do nanofio, onde cada direção serviria como "0" e "1" necessários para o armazenamento e processamento de dados.

"Para fornecer a confiabilidade necessária para esses aplicativos, um maior grau de controle na comutação de magnetização é necessário, mas para aumentar a eficiência dos processos envolvidos na comutação de magnetização, a parede do domínio do vórtice parece ser um candidato promissor, "disse Sampaio.