Dispositivos de armazenamento de dados digitais em perspectiva dependem predominantemente de novos fenômenos magnéticos fundamentais. Quanto melhor entendermos esses fenômenos, melhores e mais eficientes em termos energéticos serão os chips de memória e os discos rígidos que podemos construir. Físicos do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e do Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) agora concluíram o trabalho fundamental essencial para futuros dispositivos de armazenamento:usando uma abordagem criativa para moldar filmes finos magnéticos em arquiteturas curvas, eles validaram a presença de respostas quirais em um material magnético comumente usado. Isso facilita a criação de sistemas magnéticos com propriedades desejadas que dependem de transformações geométricas simples. A equipe já apresentou seu trabalho na revista Cartas de revisão física .

Todos nós sabemos que nossa mão esquerda é diferente da direita - uma luva esquerda não cabe na sua mão direita e vice-versa. Os cientistas usam o termo "quiralidade" para descrever objetos que não se alinham com sua imagem no espelho. Químicos, em particular, estão familiarizados com esta propriedade nas moléculas, como no ácido láctico de rotação esquerda e direita. Os humanos metabolizam a variante giratória para a direita com mais facilidade do que sua "imagem no espelho".

Esses efeitos quirais são conhecidos por ocorrerem em materiais magnéticos, onde as texturas magnéticas também têm propriedades quirais:o arranjo de momentos magnéticos individuais dentro do material, ou, falando figurativamente, o alinhamento de muitas pequenas "agulhas de bússola" que compõem um ímã, poderia formar alinhamentos destros e canhotos. Sob certas condições, algumas texturas se comportam como imagem e imagem espelhada - uma textura para a esquerda não pode ser congruente com sua versão para a direita.

O aspecto interessante aqui é que "as duas texturas podem apresentar comportamentos magnéticos diferentes, "como aponta o físico do HZDR, Dr. Denys Makarov." Resumindo:uma textura para a mão direita pode ser mais energeticamente preferível do que uma textura para a mão esquerda. Uma vez que os sistemas na natureza tendem a assumir seu estado energético mais baixo possível, o estado destro é o preferido. "Esses efeitos quirais são uma grande promessa tecnológica. Entre outras coisas, eles podem ser úteis no desenvolvimento futuro de componentes eletrônicos de alta eficiência energética, como sensores, comuta, e dispositivos de armazenamento não voláteis.

Arquiteturas curvas magnéticas

"Heliímãs são materiais com propriedades magnéticas quirais bem definidas, devido à falta de simetria magnética interna, "explica o autor principal do artigo, Dr. Oleksii Volkov do Instituto de Pesquisa de Materiais e Física de Feixes de Íons do HZDR. “Apesar de serem conhecidos há muito tempo, estes são materiais bastante exóticos e difíceis de produzir. Além disso, heliímãs geralmente exibem suas propriedades quirais únicas em baixas temperaturas. "É por isso que a equipe de Makarov escolheu um caminho diferente. Eles usaram um material magnético comum, liga de ferro-níquel (conhecida como Permalloy), para construir objetos curvos como tiras em forma de parábola. Usando litografia, eles formaram várias tiras parabólicas de vários micrômetros de folhas finas de Permalloy.

Os físicos então expuseram as amostras a um campo magnético, orientando assim os momentos magnéticos na parábola ao longo deste campo magnético. Eles então exploraram experimentalmente a reversão da magnetização usando um método de análise altamente sensível no síncrotron do HZB. A equipe foi capaz de mostrar que os momentos magnéticos na faixa parabólica permaneceram em sua direção original até que um campo magnético reverso de um certo valor crítico fosse aplicado.

Efeito surpreendentemente forte

Esta resposta atrasada é devido aos efeitos quirais causados ​​pela curvatura na área do ápice das faixas de parábola. "Os teóricos previram esse comportamento incomum há algum tempo, mas na verdade foi considerado mais um truque teórico, "explica o Dr. Florian Kronast da Helmholtz-Zentrum Berlin." Mas agora mostramos que esse truque realmente funciona na prática. Detectamos resposta quiral magnética em um material ferromagnético macio convencional, apenas através da curvatura geométrica das tiras que usamos. "

No processo, a equipe se deparou com mais duas surpresas:Por um lado, o efeito foi notavelmente forte, o que significa que pode ser usado para influenciar as respostas magneto-elétricas dos materiais. Por outro lado, o efeito foi detectado em um objeto relativamente grande:parábolas do tamanho de um micrômetro que podem ser produzidas usando litografia convencional. Anteriormente, Os especialistas presumiram que esses efeitos quirais induzidos pela curvatura só poderiam ser observados em objetos magnéticos com dimensões de cerca de uma dúzia de nanômetros.

“Em termos de aplicações possíveis, estamos ansiosos para novos interruptores magnéticos e dispositivos de armazenamento de dados que utilizam propriedades quirais induzidas geometricamente, "Makarov enfatiza. Existem conceitos que visam o futuro armazenamento de dados digitais em certos objetos magnéticos, as chamadas paredes de domínio quiral ou skyrmions. A recente descoberta pode ajudar a produzir tais objetos com bastante facilidade - em temperatura ambiente, e usando materiais comuns. Além disso, o efeito recém-descoberto também abre caminho para um romance, sensores de campo magnético altamente sensíveis.