Computadores e smartphones têm diferentes tipos de memória, que variam em velocidade e eficiência de energia dependendo de onde são usados ​​no sistema. Normalmente, computadores maiores, especialmente aqueles em data centers, usarão muitos discos rígidos magnéticos, que são menos comuns em sistemas de consumo atualmente. A tecnologia magnética na qual eles se baseiam fornece uma capacidade muito alta, mas não tem a velocidade da memória do sistema de estado sólido. Dispositivos baseados na próxima tecnologia spintrônica podem ser capazes de preencher essa lacuna e melhorar radicalmente até mesmo o desempenho teórico dos dispositivos eletrônicos clássicos.
O professor Satoru Nakatsuji e o professor associado do projeto Tomoya Higo, do Departamento de Física da Universidade de Tóquio, juntamente com sua equipe, exploram o mundo da spintrônica e outras áreas relacionadas à física do estado sólido – em termos gerais, a física das coisas que funcionam sem se mover . Ao longo dos anos, eles estudaram tipos especiais de materiais magnéticos, alguns dos quais com propriedades muito incomuns. Você estará familiarizado com ferroímãs, pois esses são os tipos que existem em muitas aplicações cotidianas, como discos rígidos de computador e motores elétricos - você provavelmente até tem alguns presos à sua geladeira. No entanto, de maior interesse para a equipe são os materiais magnéticos mais obscuros chamados antiferromagnetos.

“Assim como os ferromagnetos, as propriedades magnéticas dos antiferromagnetos surgem do comportamento coletivo de suas partículas componentes, em particular os spins de seus elétrons, algo análogo ao momento angular”, disse Nakatsuji. “Ambos os materiais podem ser usados ​​para codificar informações alterando grupos localizados de partículas constituintes. "

"Alguns dispositivos de memória spintrônica já existem. A MRAM (memória magneto-resistiva de acesso aleatório) já foi comercializada e pode substituir a memória eletrônica em algumas situações, mas é baseada em comutação ferromagnética", disse Higo. "Após considerável tentativa e erro, acredito que somos os primeiros a relatar a mudança bem-sucedida dos estados de spin no material antiferromagnético Mn₃ Sn usando o mesmo método usado para ferromagnetos na MRAM, o que significa que persuadimos a substância antiferromagnética a agir como um dispositivo de memória simples."

Esse método de comutação é chamado de comutação spin-orbit torque (SOT) e é motivo de entusiasmo no setor de tecnologia. Ele usa uma fração da energia para alterar o estado de um bit (1 ou 0) na memória e, embora os experimentos dos pesquisadores envolvam a troca de Mn₃ Sn em apenas alguns milissegundos (milésimo de segundo), eles estão confiantes de que a comutação SOT pode ocorrer na escala de picossegundos (trilionésimo de segundo), o que seria ordens de magnitude mais rápida que a velocidade de comutação do estado atual. chips eletrônicos de última geração.

"Conseguimos isso devido ao material exclusivo Mn₃ Sn", disse Nakatsuji. "Ficou muito mais fácil trabalhar dessa maneira do que outros materiais antiferromagnéticos podem ter sido."

"Não há um livro de regras sobre como fabricar este material. Nosso objetivo é criar uma rede cristalina plana e pura de Mn₃ Sn de manganês e estanho usando um processo chamado epitaxia de feixe molecular", disse Higo. para se tornar um método industrial um dia."

A pesquisa foi publicada na Nature . + Explorar mais

A manipulação elétrica de partículas magnéticas permite uma grande memória de alta velocidade