(Phys.org) - Em 2015, cientistas descobriram um novo efeito de magnetorresistência, isto é, uma nova maneira pela qual a magnetização afeta a resistência elétrica de um material, mas ainda não tinha encontrado uma aplicação promissora para a descoberta, além das tecnologias existentes. Agora em um novo jornal, os mesmos pesquisadores demonstraram que o efeito pode ser usado para projetar memórias com quatro estados magnéticos estáveis ​​distintos, permitindo que as memórias armazenem quatro bits de informação em uma única estrutura magnética.

Os pesquisadores, Can Onur Avci et al., no MIT e ETH Zürich, publicaram um artigo sobre o novo conceito de memória em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

"Com algum dispositivo e otimização estrutural, a densidade de bits dos dispositivos de memória de acesso aleatório existentes pode ser aumentada por vários fatores, com a possibilidade de operação totalmente elétrica, "Avci disse Phys.org .

Os efeitos da magnetorresistência datam de cerca de 1850, quando Lord Kelvin demonstrou que a aplicação de um campo magnético a um objeto de metal aumenta a resistência elétrica do objeto em uma direção e diminui na direção perpendicular. Desde então, vários outros tipos de magnetorresistência foram descobertos. Mais notavelmente, Albert Fert e Peter Grünberg ganharam o Prêmio Nobel de Física 2007 pela descoberta da magnetorresistência gigante, que é usado para fazer sensores de campo magnético que são encontrados em muitas das unidades de disco rígido dos computadores atuais.

Em 2015, cientistas descobriram o mais novo efeito de magnetorresistência, chamada magnetorresistência Hall de spin unidirecional. Este efeito difere de outros tipos de magnetorresistência porque a variação da resistência depende da direção da magnetização ou da corrente elétrica. Como os cientistas explicam, esse efeito dependente da direção ocorre porque os elétrons polarizados de spin criados pelo efeito Hall de spin em uma camada não magnética são desviados em direções opostas pela magnetização da camada magnética adjacente.

Anteriormente, este novo efeito foi demonstrado em estruturas de duas camadas consistindo em uma camada não magnética e outra magnética. Mas, ao adicionar outra camada magnética, os pesquisadores alcançaram uma grande vantagem potencial para as memórias:a capacidade de distinguir entre não apenas duas, mas quatro estados magnéticos. Outros tipos de efeitos de magnetorresistência são apenas sensíveis à orientação relativa das magnetizações (paralelas ou antiparalelas), embora seja possível ter quatro estados magnéticos distintos. Como o novo efeito é sensível à direção de magnetização de camadas individuais, ele pode distinguir entre os quatro estados.

Os pesquisadores então demonstraram quatro níveis distintos de resistência correspondentes aos quatro diferentes estados magnéticos em seu dispositivo de três camadas. Eles mostraram que os quatro níveis de resistência podem ser lidos por uma simples medição elétrica, pavimentando o caminho para o desenvolvimento de um dispositivo de memória totalmente elétrico de vários bits por célula.

Os pesquisadores esperam que seja possível dimensionar este dispositivo de memória para densidades de bits mais altas, adicionando mais camadas, o que poderia permitir de forma realista oito estados de magnetização diferentes, cada um com seu próprio nível de resistência exclusivo. No futuro, os pesquisadores também planejam procurar materiais que exibam um maior efeito de magnetorresistência Hall de spin unidirecional, o que aumentaria ainda mais o desempenho desses dispositivos de memória.

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