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    Os pesquisadores viram uma célula de memória magnética com um pulso de luz em velocidade recorde
    p Uma modificação que os pesquisadores fizeram no dispositivo foi usar um material elétrico transparente chamado óxido de índio e estanho no eletrodo para permitir que a luz passasse por ele. Essas camadas são empilhadas em um pilar com um diâmetro de apenas 10 µm, que tem apenas um décimo do diâmetro de um cabelo humano típico. Crédito:Junyang Chen, Universidade de Minnesota

    p Pesquisadores de engenharia elétrica e de computação da Universidade de Minnesota criaram uma junção de túnel magnético que pode ser comutada por um pulso de luz que dura um trilionésimo de segundo - um novo recorde. A junção do túnel magnético é crítica para os avanços da tecnologia da informação com o término da lei de Moore, um princípio que rege a indústria de microeletrônica há cinco décadas. p Este avanço é uma promessa para o desenvolvimento de novos, opticamente controlado, dispositivos magnéticos ultrarrápidos chamados coletivamente de spintrônica (eletrônicos que combinam nanotecnologias ópticas e magnéticas). Esses dispositivos podem levar a inovações no armazenamento, em processamento, e comunicação de informações. Um exemplo dessa inovação seria o desenvolvimento de um sistema que, como o cérebro humano, pode armazenar e analisar uma grande quantidade de dados simultaneamente. Os detalhes do dispositivo e os testes realizados nele são relatados em um artigo publicado recentemente em Revisão Física Aplicada , um jornal da American Physical Society.

    p Tipicamente, a junção do túnel magnético tem uma estrutura "tipo sanduíche" composta por duas camadas de materiais magnéticos com uma camada isolante, chamada barreira, no meio. As informações são gravadas no material magnético, revertendo a magnetização de uma das camadas. Este processo de reversão muitas vezes envolve movimento em espiral nos elétrons girando, chamado de processamento de rotação. Contudo, há uma limitação de quão rápido o processamento de rotação pode ser. Os freios são aplicados em cerca de 1,6 GHz, um recorde de velocidade atual que é muito mais lento do que os transistores de silício. Para permitir velocidades de gravação mais rápidas, as limitações de velocidade devem ser superadas.

    p "Com a nossa invenção de uma nova junção de túnel magnético, agora existe uma maneira de acelerar as coisas, "disse Mo Li, um professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Minnesota que liderou a pesquisa.

    p Inspirado na descoberta de 2007 por cientistas holandeses e japoneses mostrando que a magnetização de uma liga de um elemento de terra rara, chamado gadolínio (Gd), com ferro (Fe), e cobalto (Co) pode ser comutado usando pulsos de luz, Pesquisadores da Universidade de Minnesota usaram a liga para substituir a camada magnética superior de uma junção de túnel magnético convencional. Outra modificação que fizeram no dispositivo foi usar um material elétrico transparente chamado óxido de índio e estanho no eletrodo para permitir que a luz passasse por ele. Essas camadas são empilhadas em um pilar com um diâmetro de 10 μm, que tem apenas um décimo do diâmetro de um cabelo humano típico.

    p Para testar seu trabalho, pesquisadores enviaram pulsos de laser para o dispositivo modificado usando um laser de baixo custo baseado em fibras ópticas que emite pulsos ultracurtos de luz infravermelha. Os pulsos são enviados um a cada microssegundo (um milionésimo de segundo), mas cada pulso é menor que um trilionésimo de segundo. Cada vez que um pulso atinge o pilar de junção do túnel magnético, os cientistas observaram um salto na voltagem do dispositivo. A mudança na tensão confirma que a resistência do "sanduíche" da junção do túnel magnético muda cada vez que a magnetização da camada GdFeCo é trocada. Como cada pulso de laser dura menos de 1 picossegundo (um milionésimo de microssegundo), o dispositivo é capaz de receber dados a uma taxa incrível de 1 terabit por segundo.

    p Li disse que a pesquisa oferece perspectivas empolgantes. "Nosso resultado estabelece um novo meio de comunicação entre a fibra óptica e os dispositivos magnéticos. Enquanto a fibra óptica permite uma taxa de dados ultra-alta, dispositivos magnéticos podem armazenar dados de forma não volátil com alta densidade, " ele disse.

    p Professor Jian-Ping Wang, diretor do Centro de Materiais Spintrônicos, Interfaces, e Novel Structures (C-SPIN) com base na Universidade de Minnesota e co-autor do estudo, também vê uma grande promessa. "Os resultados oferecem um caminho em direção a uma nova categoria de dispositivos ópticos spintrônicos que têm o potencial de enfrentar os desafios futuros para o desenvolvimento de sistemas inteligentes futuros.

    p "Esses sistemas poderiam usar dispositivos de spin como neurônios e sinapses para realizar funções de computação e armazenamento, assim como o cérebro, ao usar a luz para comunicar as informações, "Disse Wang.

    p O objetivo final da equipe de pesquisa é reduzir o tamanho da junção do túnel magnético para menos de 100 nanômetros e reduzir a energia óptica necessária. Para este fim, a equipe está continuando sua pesquisa, e está atualmente envolvida na otimização do material e da estrutura do dispositivo, e trabalhando na integração com nanofotônicos. Além de Li e Wang, associado de pós-doutorado Junyang Chen, e o estudante de graduação Li He são os principais autores do artigo.
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