p A chamada "energia do ponto zero" é um termo familiar a alguns amantes do cinema ou fãs de séries; no mundo fictício de filmes animados como "Os Incríveis" ou a série de TV "Stargate Atlantis", denota uma fonte de energia poderosa e virtualmente inesgotável. Se alguma vez poderia ser usado como tal, é discutível. Cientistas de Jülich descobriram que ele desempenha um papel importante na estabilidade dos nanoímãs. São de grande interesse técnico para o armazenamento magnético de dados, mas até agora nunca foram suficientemente estáveis. Os pesquisadores agora estão apontando o caminho para tornar possível a produção de nanoímãs com baixa energia de ponto zero e, portanto, um maior grau de estabilidade ( Nano Letras , DOI:10.1021 / acs.nanolett.6b01344). p Desde a década de 1970, o número de componentes em chips de computador dobrou a cada um ou dois anos, seu tamanho diminuindo. Este desenvolvimento tornou a produção de pequenos, computadores poderosos, como telefones inteligentes, são possíveis pela primeira vez. Enquanto isso, muitos componentes são tão grandes quanto um vírus e o processo de miniaturização ficou lento. Isso ocorre porque abaixo de aproximadamente um nanômetro, um bilionésimo de metro de tamanho, efeitos quânticos entram em jogo. Eles tornam isso mais difícil, por exemplo, para estabilizar os momentos magnéticos. Pesquisadores em todo o mundo estão procurando materiais adequados para nanoímãs magneticamente estáveis, para que os dados possam ser armazenados com segurança nos menores espaços.

p Nesse contexto, estável significa que os momentos magnéticos apontam consistentemente em uma das duas direções pré-atribuídas. A direção então codifica o bit. Contudo, os momentos magnéticos dos átomos estão sempre em movimento. O gatilho aqui é a chamada energia do ponto zero, a energia que um sistema mecânico quântico possui em seu estado fundamental à temperatura zero absoluta. "Faz os momentos magnéticos dos átomos flutuarem mesmo nas mais baixas temperaturas e, portanto, atua contra a estabilidade dos momentos magnéticos", explica o Dr. Julen Ibañez-Azpiroz, do Helmholtz Young Investigators Group "Functional Nanoscale Structure Probe and Simulation Laboratory" no Peter Grünberg Institute e no Institute for Advanced Simulation. Quando existe muita energia dentro do sistema, os momentos magnéticos se invertem e as informações salvas são perdidas.

p "Nossos cálculos mostram que as flutuações magnéticas do ponto zero podem até atingir a mesma ordem de magnitude que o próprio momento magnético", relatórios Ibañez-Azpiroz. “Isso explica porque a busca por nanoímãs estáveis ​​é tão difícil”. Há, Contudo, também uma contraparte disso, na forma de uma barreira de energia, que o momento deve superar à medida que gira. A altura da barreira depende do material de que é feita.

p Os pesquisadores de Jülich investigaram como os efeitos quânticos influenciam a estabilidade magnética em detalhes usando materiais particularmente promissores da classe dos metais de transição. A partir de seus resultados, eles estabeleceram diretrizes para o desenvolvimento de nanoímãs estáveis ​​com baixos níveis de flutuações quânticas. Seu gráfico mostrando a adequação de diferentes elementos deve servir como um kit de construção para combinar nanoímãs complexos feitos de vários átomos diferentes.

p "Encontramos as menores flutuações em materiais com um forte momento magnético que, ao mesmo tempo, interage fracamente com o do material portador. Além disso, o material deve ser escolhido de forma que a barreira de energia que impede a rotação do momento magnético seja a maior possível ", resumiu o Prof. Samir Lounis, o físico que chefiava o Grupo de Jovens Investigadores. “Este conhecimento tem aplicação prática:por exemplo, agrupar átomos aumenta o momento magnético total e um material transportador isolante deve ser selecionado em vez de um metálico ".

p Os cientistas investigaram sistematicamente a conexão entre as propriedades características dos átomos e a força das flutuações magnéticas causadas pela energia do ponto zero. Por esta, eles usaram os chamados cálculos "ab initio", que se baseiam apenas nas leis físicas geralmente aceitas, sem adaptações aos dados experimentais. Ibañez-Azpiroz agora planeja cálculos adicionais para ver como o número de átomos influencia as flutuações.