Dispositivos de armazenamento reduzidos:memória magnética baseada na quiralidade de ímãs espirais
Conceito de dispositivos de memória baseados em helimagnetos. As direções dos momentos magnéticos atômicos, representadas pelas letras coloridas, estão dispostas em espiral. A quiralidade, a direção de rotação da espiral para a direita e para a esquerda, é utilizada para memorizar informações. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46326-4 Uma equipe de pesquisadores propôs um novo conceito para dispositivos de memória baseados em ímãs que pode revolucionar os dispositivos de armazenamento de informações devido ao seu potencial de integração em larga escala, não volatilidade e alta durabilidade.
Detalhes de suas descobertas foram publicados na revista Nature Communications em 7 de março de 2024.
Dispositivos spintrônicos, representados por memória magnética de acesso aleatório (MRAM), utilizam a direção de magnetização de materiais ferromagnéticos para memorizar informações. Devido à sua não volatilidade e baixo consumo de energia, os dispositivos spintrônicos provavelmente desempenharão um papel fundamental nos futuros componentes de armazenamento de informações.
No entanto, os dispositivos spintrônicos baseados em ferromagnetos têm uma armadilha potencial. Os ferromagnetos geram campos magnéticos ao seu redor, que afetam os ferromagnetos próximos. Num dispositivo magnético integrado, isto resulta em diafonia entre bits magnéticos, o que limitará a densidade da memória magnética.
A equipe de pesquisa, composta por Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoshinori Onose e outros do Instituto de Pesquisa de Materiais da Universidade de Tohoku, e Jun-ichiro Ohe da Universidade de Toho, demonstrou que materiais magnéticos chamados ímãs helicoidais podem ser utilizados para um dispositivo de memória magnética, que deve resolver o problema do campo magnético.
Nos ímãs helicoidais, as direções dos momentos magnéticos atômicos são ordenadas em espiral. A destra ou canhota da espiral, chamada quiralidade, poderia ser utilizada para memorizar a informação. Os campos magnéticos induzidos por cada momento magnético atômico se anulam, de modo que os ímãs helicoidais não geram nenhum campo magnético macroscópico. “Os dispositivos de memória baseados na lateralidade dos heliímãs, livres de diafonia entre bits, poderiam abrir um novo caminho para melhorar a densidade da memória”, diz Masuda.
A equipe de pesquisa demonstrou que a memória da quiralidade pode ser escrita e lida em temperatura ambiente. Eles fabricaram filmes finos epitaxiais de um helimagneto MnAu à temperatura ambiente. e demonstrou a mudança de quiralidade (destro e canhoto da espiral) pelos pulsos de corrente elétrica sob campos magnéticos. Além disso, eles fabricaram um dispositivo bicamada composto de MnAu2 e Pt (platina) e demonstrou que a memória de quiralidade pode ser lida como uma mudança de resistência, mesmo sem campos magnéticos.
“Descobrimos a capacidade potencial da memória quiral em ímãs helicoidais para dispositivos de memória de próxima geração; ela pode oferecer bits de memória de alta densidade, não voláteis e altamente estáveis”, acrescenta Masuda. “Esperamos que isso leve a futuros dispositivos de armazenamento com densidade de informações ultra-alta e alta confiabilidade”.
