Nossos smartphones e computadores não seriam tão úteis sem todos os aplicativos, música, e vídeos que mantemos sobre eles.

Atualmente, nossos dispositivos armazenam essas informações principalmente de duas maneiras diferentes:por meio de campos elétricos (pense em uma unidade flash) ou por meio de campos magnéticos (pense no disco rígido de um computador).

Cada um tem suas vantagens e desvantagens. Contudo, no futuro, nossa eletrônica poderia se beneficiar do melhor de cada um.

"Há um conceito interessante, "diz Chang-Beom Eom, o professor Theodore H. Geballe e professor distinto Harvey D. Spangler de ciência e engenharia de materiais na Universidade de Wisconsin-Madison. "Você pode cruzar essas duas maneiras diferentes de armazenar informações? Podemos usar um campo elétrico para alterar as propriedades magnéticas? Então você pode ter um baixo consumo de energia, dispositivo multifuncional. Chamamos isso de dispositivo 'magnetoelétrico'. "

Em pesquisa publicada em 17 de novembro, 2017, no jornal Nature Communications , Eom e seus colaboradores descrevem não apenas seu processo único para fazer um material magnetoelétrico de alta qualidade, mas exatamente como e por que funciona. Wittawat Saenrang é o autor principal do artigo.

Materiais magnetoelétricos - que têm funcionalidades magnéticas e elétricas, ou "pedidos" - já existem. Mudar uma funcionalidade induz uma mudança na outra. "É chamado de acoplamento cruzado, "diz Eom." Ainda, como eles se cruzam não é claramente entendido. "

Obtendo esse entendimento, ele diz, requer estudar como as propriedades magnéticas mudam quando um campo elétrico é aplicado. Até agora, isso tem sido difícil devido à estrutura complicada da maioria dos materiais magnetoelétricos.

No passado, diz Eom, pessoas estudaram propriedades magnetoelétricas usando materiais muito "complexos", ou aqueles que não possuem uniformidade.

Em sua abordagem, Eom simplificou muito não só a pesquisa, mas o próprio material.

Com base em sua experiência em crescimento material, ele desenvolveu um processo único, usando etapas "atômicas, "para orientar o crescimento de um homogêneo, filme fino de cristal único de ferrita de bismuto. Acima disso, ele adicionou cobalto, que é magnético; no fundo, ele colocou um eletrodo de rutenato de estrôncio.

Tão homogêneo, o material de cristal único era importante porque tornava muito mais fácil para Eom estudar o acoplamento magnetoelétrico fundamental. "Descobrimos isso em nosso trabalho, por causa do nosso único domínio, podíamos realmente ver o que estava acontecendo usando sondagem múltipla, ou imagem, técnicas, "diz ele." O mecanismo é intrínseco. É reproduzível - e isso significa que você pode fazer um dispositivo sem qualquer degradação, de uma forma previsível. "

Para obter imagens das mudanças de propriedades elétricas e magnéticas em tempo real, Eom e seus colegas usaram as poderosas fontes de luz síncrotron no Argonne National Laboratory e na Suíça e no Reino Unido. "Quando você muda, o campo elétrico muda a polarização elétrica. Se for 'para baixo, 'muda' para cima, "O acoplamento à camada magnética muda então suas propriedades:um dispositivo de armazenamento magnetoelétrico."

Essa mudança de direção permite que os pesquisadores dêem os próximos passos necessários para adicionar circuitos integrados programáveis ​​- os blocos de construção que são a base de nossa eletrônica - ao material.

Embora o material homogêneo tenha permitido a Eom responder a importantes questões científicas sobre como ocorre o acoplamento magnetoelétrico, também pode permitir que os fabricantes melhorem seus eletrônicos. "Agora podemos criar um design muito mais eficaz, dispositivo eficiente e de baixo consumo de energia, " ele diz.