O antiferromagnetismo é um tipo de magnetismo em que spins paralelos, mas opostos, ocorrem espontaneamente dentro de um material. Antiferromagnetos, materiais que exibem antiferromagnetismo, têm características vantajosas que os tornam particularmente promissores para a fabricação de dispositivos spintrônicos.

Em contraste com dispositivos eletrônicos convencionais, que usam a carga elétrica de elétrons para codificar informações, informações do processo de spintrônica alavancando o momento angular intrínseco dos elétrons, uma propriedade conhecida como "spin". Devido à sua natureza ultrarrápida, sua insensibilidade a campos magnéticos externos e sua falta de campos magnéticos dispersos, antiferromagnetos podem ser particularmente desejáveis ​​para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos.

Apesar de suas vantagens e de sua capacidade de armazenar informações, a maioria dos antiferromagnetos simples tem sinais de magnetorresistência de leitura fracos. Além disso, até agora, os físicos não foram capazes de alterar a ordem magnética dos antiferromagnetos usando técnicas ópticas, o que poderia permitir que os engenheiros de dispositivos explorassem a natureza ultrarrápida desses materiais.

Pesquisadores da Academia Tcheca de Ciências, A Charles University em Praga e outras universidades na Europa introduziram recentemente um método para conseguir a extinção de antiferromagnetos em estados de alta resistividade aplicando pulsos elétricos ou ópticos ultracurtos. Esta estratégia, introduzido em um artigo publicado em Nature Electronics , poderia abrir novas possibilidades interessantes para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos baseados em antiferromagnetos.

"Nossa motivação original era enfrentar um grande desafio no campo da spintrônica, para o qual a solução parece fora do alcance de ferromagnetes convencionalmente usados; nomeadamente, a falta de um mecanismo de comutação universal para alcançar a comutação por pulsos elétricos e ópticos no mesmo dispositivo, "Tomas Jungwirth, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Nossos dispositivos antiferromagnéticos permitem isso, e agora podemos usar o comprimento do pulso de escalas macroscópicas de milissegundos até um único pulso de laser de femtossegundo. "

Em seu estudo recente, Jungwirth e seus colegas conseguiram superar mais um desafio no campo da spintrônica. Especificamente, eles foram capazes de obter sinais de leitura das amplitudes da magnetorresistência gigante em filmes magnéticos simples, sem a necessidade de montar estruturas multicamadas magnéticas complexas. Os pesquisadores conseguiram isso usando filmes antiferromagnéticos CuMnAs.

Notavelmente, eles foram capazes de fabricar dispositivos spintrônicos reversíveis, capacidade de comutação dependente do tempo e reproduzível. Essa capacidade de alternar ímãs permite que seus dispositivos imitem componentes de redes neurais de pico (SNNs), redes neurais artificiais que imitam redes neurais biológicas no cérebro. Esta característica do projeto introduzida por Jungwirth e seus colegas nunca foi realizada usando métodos convencionais que trocam ímãs reorientando o vetor de magnetização de uma direção para outra sobre toda a parte ativa dos dispositivos.

"Nosso mecanismo de comutação é fundamentalmente distinto:os pulsos de extinção entregues controlam o nível de fragmentação do domínio magnético no dispositivo em uma escala nano, sem necessariamente mudar a direção média do vetor de ordem magnética, "Jungwirth explicou." Notavelmente para nós, isso pode ser feito de forma totalmente reversível e reproduzível, como demonstramos no jornal. "

No futuro, o novo design introduzido por Jungwirth e seus colegas poderia permitir o desenvolvimento de novos dispositivos spintrônicos de melhor desempenho. Em seus próximos estudos, os pesquisadores planejam investigar o potencial de seu projeto para aplicações de computação neuromórfica. Em outras palavras, eles planejam explorar a possibilidade de usar os dispositivos que criaram para imitar algumas das funcionalidades sinápticas e neuronais dos SNNs.

"Em um nível científico, agora pretendemos investigar e explicar os fundamentos físicos de nosso novo mecanismo de comutação por meio de microscopias de alto espaço e tempo resolvido empurradas para os limites atômicos e femtossegundos, "Disse Jungwirth." Isso nos ajudará a otimizar os parâmetros dos materiais antiferromagnéticos usados ​​atualmente ou a identificar novos candidatos a materiais adequados. "

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