p Pesquisadores da Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) testaram uma nova abordagem para a fabricação de válvulas giratórias. Usando feixes de íons, os pesquisadores conseguiram estruturar uma liga de alumínio de ferro de forma a subdividir o material em regiões individualmente magnetizáveis ​​em escala nanométrica. A liga preparada é, portanto, capaz de funcionar como uma válvula de rotação, que é de grande interesse como um componente candidato para uso em spintrônica. Esta tecnologia não usa apenas carga eletrônica para fins de armazenamento e processamento de informações, também se baseia em suas propriedades magnéticas inerentes (isto é, sua rotação). Spintrônica possui grande potencial para mídia de armazenamento magnético. Por exemplo, com memórias de acesso aleatório magnético, a fase de inicialização demorada de um computador pode deixar de ser um problema - pois, nesse caso, ele estaria operacional assim que fosse ligado. p Tipicamente, uma válvula de spin é composta por sucessivas camadas não magnéticas e ferromagnéticas. Essa disposição em camadas é um processo muito complexo e fazer com que esses componentes se conectem de maneira confiável representa um grande desafio. É por isso que o pesquisador do HZDR, Dr. Rantej Bali e seus colegas estão adotando uma abordagem totalmente diferente. "Construímos estruturas com geometria de válvula de rotação lateral, onde as diferentes regiões magnéticas são organizadas uma ao lado da outra, em oposição a camadas uma sobre a outra, "explica Bali. A ideia por trás dessa nova geometria é facilitar o trabalho em paralelo em superfícies maiores, mantendo os custos de fabricação baixos.

p Primeiro, os cientistas recozeram uma fina camada de liga de ferro e alumínio (Fe60Al40) a 500 graus C. Isso resultou na formação de uma estrutura altamente ordenada, onde todas as outras camadas atômicas eram compostas exclusivamente de átomos de ferro. De acordo com as expectativas dos pesquisadores, esta substância se comportou como um material paramagnético - em outras palavras, os momentos magnéticos tornaram-se desordenados. Depois disto, os cientistas revestiram a liga com um polímero de proteção para que um padrão listrado fosse produzido em sua superfície. As regiões livres de resistência eram alternadamente de 2 e 0,5 micrômetros de largura, e crucialmente, foram separados uns dos outros por tiras de 40 nanômetros de largura de resistir.

p Próximo, o material foi irradiado com íons neon no Ion Beam Center do HZDR - com consequências importantes. Os cientistas conseguiram demonstrar que o material irradiado exibe propriedades muito interessantes. Abaixo das tiras de resistência de proteção, o material permanece paramagnético, enquanto as faixas estreitas e largas sem resistência tornam-se realmente ferromagnéticas. "Uma válvula de spin é comutada através do campo magnético. Mudar o alinhamento dos spins - paralelo ou antiparalelo - muda a resistência elétrica. Estamos interessados ​​na magnitude do efeito, "diz Bali. Um campo magnético aplicado externamente alinha os spins dentro dessas regiões. Dependendo da força do campo magnético, eles podem ser ajustados para funcionar em paralelo ou antiparalelo. Esta magnetização é permanente e não é perdida se o campo externo for desligado.

p A razão para este comportamento reside no fato de que o feixe de íons altera a estrutura da liga. "Os íons destroem a estrutura altamente ordenada das camadas de ferro. Eles colocam os átomos fora de posição e outros átomos tomam seu lugar, e, como resultado, os átomos de ferro e alumínio são distribuídos aleatoriamente, "explica Sebastian Wintz, um Ph.D. aluno que fazia parte da equipe de pesquisadores. Uma pequena dose de íons é o suficiente para jogar este jogo de pega-pega em nível atômico. Wintz caracteriza o processo da seguinte maneira:"É uma cascata, realmente. Um único íon é capaz de deslocar até 100 átomos. "As regiões abaixo do polímero resistem às listras, por outro lado, são impenetráveis ​​aos íons - é por isso que essas regiões permanecem paramagnéticas e separam as faixas ferromagnéticas.

p Colaboração com o Helmholtz Center Berlin Trabalhando em estreita colaboração com pesquisadores do Helmholtz Center Berlin (HZB), os cientistas do HZDR foram capazes de visualizar a estrutura magnética do material usando o especial SPEEM (microscópio de fotoemissão por spin resolvido) no síncrotron BESSY II do HZB. As imagens microscópicas mostraram a existência de regiões com ordem paramagnética e ferromagnética demonstrando o alto nível de resolução espacial que pode ser percebido pelo processo de estruturação por feixes de íons.

p Experimentos adicionais permitirão a Rantej Bali e seus colegas investigarem as propriedades desses materiais magneticamente estruturados. Os pesquisadores também estão tentando descobrir os limites da miniaturização de nanoestruturas magnéticas.