Hoje quase todas as informações armazenadas em discos rígidos ou servidores em nuvem são gravadas em mídia magnética, porque é não volátil (ou seja, retém as informações quando a energia é desligada) e barato. Para dispositivos portáteis, como telefones celulares e tablets, outras formas de memória não magnética são usadas porque a tecnologia baseada no magnetismo é impraticável e não é eficiente em termos de energia. Em uma era de armazenamento em massa de dados e dispositivos portáteis que coletam e processam informações, a busca é para encontrar menores, mais rápido, formas mais baratas e mais eficientes em termos de energia, de processamento e armazenamento de quantidades crescentes de dados.

No curso de sua pesquisa sobre o uso de paredes de domínio magnético (regiões locais de "carga" magnética geralmente impulsionadas por campos magnéticos) para aumentar nossa capacidade de armazenamento de informações e processamento lógico, físicos da Universidade de Nottingham descobriram um fenômeno que lhes permitiu 'manipular' a estrutura de uma parede de domínio magnético.

A pesquisa realizada por pesquisadores do Grupo de Spintrônica da Escola de Física e Astronomia, em colaboração com a York University, foi publicado na revista de acesso aberto Relatórios Científicos ( Relatórios Científicos 7, Número do artigo:7613 (2017) DOI:10.1038 / s41598-017-07944-9). Pode fornecer um caminho para a criação de uma nova classe de pessoas altamente eficientes, processamento não volátil de informações e tecnologia de armazenamento.

Dr. Andrew Rushforth, da Escola de Física e Astronomia, disse:"No caminho para cada vez mais miniaturizado, dispositivos portáteis, a necessidade de armazenar e processar informações com baixo consumo de energia está se tornando um problema crítico. Conceitos para armazenamento de informações e processamento lógico baseados em paredes de domínio magnético têm grande potencial para implementação em tecnologias de informação e comunicação futuras. "

Mídia magnética

O principal benefício de usar magnetismo é o fato de que o estado magnético permanece estável quando a energia é removida do dispositivo, permitindo o armazenamento não volátil de informações. Por contraste, a maioria dos processadores e chips de memória de acesso aleatório (RAM) armazenam informações usando carga elétrica que é rápida, mas se dissipa quando o dispositivo é desligado.

A memória de acesso aleatório magnético (MRAM) é uma forma promissora de RAM não volátil baseada em magnetismo, que recentemente encontrou aplicações em alguns nichos de mercado. Na MRAM, a informação é escrita usando corrente elétrica que gera calor e campos magnéticos dispersos.

Até o momento, não existem tecnologias que usam magnetismo para processar informações.

Aproveitando o magnetismo para processar e armazenar informações

Uma solução para esses problemas pode estar no uso de paredes de domínio magnético. Uma parede de domínio magnético se forma em um fio magnético e separa regiões onde a magnetização aponta em direções opostas. Sob certas condições, consiste em uma região em que a magnetização gira em torno de um núcleo de vórtice central, que aponta para dentro ou para fora do fio.

Uma analogia seria a maneira como a água gira em torno de um núcleo de vórtice enquanto escoa por um orifício de tampão. O sentido de rotação da magnetização na parede do vórtice - sua quiralidade - pode ser no sentido horário ou anti-horário. Houve propostas para usar a quiralidade para armazenar e processar informações. O problema é encontrar uma maneira de manipular a parede do domínio do vórtice.

Anteriormente, foi mostrado que a quiralidade pode ser manipulada pela aplicação de campos magnéticos a geometrias de nanofios complicadas, mas o uso de campos magnéticos desperdiça energia e limita a capacidade de endereçar paredes de domínio individuais seletivamente.

Uma descoberta surpreendente

Os pesquisadores descobriram uma maneira de controlar a quiralidade da parede do domínio do vórtice usando um campo elétrico.

O Dr. Rushforth disse:"Não pretendíamos mudar a quiralidade das paredes do domínio. Na verdade, estávamos tentando ver se conseguíamos fazer com que elas se movessem. Quando percebemos que a quiralidade estava mudando, ficamos bastante surpresos, mas percebemos que era um efeito interessante e novo que poderia ter aplicações importantes. Em seguida, tivemos que voltar ao escritório e fazer cálculos micromagnéticos para entender por que e como o fenômeno ocorre. "

A equipe usou a deformação induzida por um campo elétrico aplicado a um material piezoelétrico (que se deforma mecanicamente em resposta a um campo elétrico) para manipular a quiralidade da parede do domínio.

O conhecimento está em um estágio inicial. Até agora não era óbvio como alguém poderia controlar as paredes do domínio magnético de forma reversível e previsível usando campos elétricos. Esta pesquisa ajuda a resolver esse problema, mas ainda há questões práticas a serem tratadas.

A próxima etapa do trabalho será investigar como a mudança da quiralidade depende das propriedades do material e da geometria e dimensões do fio magnético.

A Universidade de Nottingham entrou com um pedido de patente para um dispositivo de memória com base no efeito.