O crescente uso de dispositivos eletrônicos pela sociedade motiva a busca por novas e melhores técnicas de armazenamento de dados. Dispositivos de armazenamento magnético, como unidades de disco rígido, têm sido os pilares do armazenamento de dados nas últimas décadas. No entanto, esses dispositivos, que usam orientação de bits ferromagnéticos para armazenar dados, estão se aproximando rapidamente de seus limites físicos. A substituição de ferromagnetos por antiferromagnetos, o primo magnético dos ferromagnetos, pode resolver essa limitação, mas controlar a orientação magnética dos bits antiferromagnéticos é um desafio. Para seu Ph.D. pesquisa, Casper Schippers estudou vários aspectos de diferentes materiais antiferromagnéticos para verificar sua adequação para futuras aplicações de armazenamento de dados.
Em dispositivos de armazenamento magnético, os dados são armazenados usando a orientação dos momentos magnéticos de um bit magnético, que geralmente são feitos de ferroímãs. Ao alterar a orientação dos momentos magnéticos de cima para baixo, é possível armazenar um "0" ou um "1". Ferroímãs, no entanto, exibem uma magnetização líquida, o que significa que eles geram um campo magnético disperso que pode afetar bits adjacentes.

Para resolver este problema, pode-se substituir os ferromagnetos por antiferromagnetos. Em contraste com os ferromagnetos, os antiferromagnetos são materiais que exibem magnetização líquida zero, apesar de terem uma estrutura magnética no nível atômico como os ferroímãs. Isso significa que eles têm uma orientação magnética na qual os dados podem ser armazenados (como em um ferromagneto), mas não geram campos magnéticos dispersos e são extremamente insensíveis a campos magnéticos.

Para aplicações potenciais de armazenamento de dados, isso significa que dois bits antiferromagnéticos adjacentes não têm como afetar um ao outro por meio de campos dispersos, que é o principal problema que limita a densidade no armazenamento de dados ferromagnéticos.

No entanto, essa insensibilidade e ausência de campos dispersos também dificulta a manipulação e a inspeção da ordem magnética dos antiferromagnetos. No entanto, em 2018, pesquisadores relataram pela primeira vez que é possível alterar intencionalmente a direção de bits antiferromagnéticos usando correntes elétricas. Este é um passo importante para o uso de antiferromagnetos em aplicativos de armazenamento de dados.

Independência de anisotropia

Ter os meios para controlar os bits antiferromagnéticos é apenas o começo, pois os pesquisadores também precisam saber mais sobre como as diferentes propriedades dos antiferromagnetos afetam sua capacidade de uso para armazenamento de dados.

Para seu Ph.D. pesquisa, Casper Schippers estudou vários aspectos diferentes de antiferromagnetos e como eles afetam seu uso potencial em dispositivos. Primeiro, ele investigou a anisotropia, ou a orientação preferencial dos momentos magnéticos, em óxido de cobalto antiferromagnético (CoO) (que é um material comumente usado em antiferromagnetos) usando campos magnéticos altos, onde observou que a anisotropia depende da orientação e intensidade do campo magnético. Isso está em contraste com o que foi assumido pelos pesquisadores até agora.

Manipulação elétrica

Em seguida, Schippers analisou a manipulação elétrica dos materiais antiferromagnéticos CoO e óxido de níquel (NiO). Experimentos para explorar a possibilidade de manipulação elétrica são frequentemente atormentados por efeitos parasitas não magnéticos que não podem ser distinguidos dos efeitos magnéticos reais que os experimentos tentam demonstrar. Com isso em mente, Schippers e seus colaboradores estudaram duas técnicas para separar os efeitos magnéticos e não magnéticos, alterando a temperatura e aplicando campos magnéticos elevados.

Finalmente, Schippers também estudou o antiferromagnético, o chamado material de Van der Waals, trissulfeto de níquel e fósforo (NiPS₃ ). Ele mostrou que quando o material é conectado a um ferroímã comum e uma corrente é conduzida através do ferroímã, ele pode exercer torques inesperadamente eficientes na magnetização do ferroímã.

O trabalho descrito na tese de Schipper aumenta nossa compreensão fundamental de antiferromagnetos e adiciona às ferramentas disponíveis para investigar e trabalhar com antiferromagnetos. A pesquisa de Schipper abre caminho para o uso ativo de antiferromagnetos em dispositivos de armazenamento de dados no futuro. + Explorar mais

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