Os computadores processam e transferem dados por meio de correntes elétricas que passam por minúsculos circuitos e fios. À medida que essas correntes encontram resistência, eles criam calor que pode prejudicar a eficiência e até mesmo a segurança desses dispositivos.

Para minimizar a perda de calor e otimizar o desempenho da tecnologia de baixo consumo de energia, pesquisadores estão explorando outras maneiras de processar informações que poderiam ser mais eficientes em termos de energia. Uma abordagem que os pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) estão explorando envolve a manipulação do spin magnético dos elétrons, um campo científico conhecido como spintrônica.

"Na spintrônica, você pode pensar na informação como um ímã apontando para uma direção e outro ímã apontando na direção oposta, "disse o cientista de materiais da Argonne, Axel Hoffman." Estamos interessados ​​em como podemos usar a excitação magnética em aplicações porque processar informações dessa forma gasta menos energia do que transportar informações por meio de uma carga elétrica. "

Em um relatório publicado em Nano Letras , Hoffman e outros pesquisadores revelam novos insights sobre as propriedades de um isolante magnético que é candidato a aplicações em dispositivos de baixa potência; seus insights são os primeiros passos para o desenvolvimento de alta velocidade, eletrônicos de baixa potência que usam spin do elétron em vez de carga para transportar informações.

O material que estudaram, granada ítrio-ferro (YIG), é um isolante magnético que gera e transmite corrente de spin de forma eficiente e dissipa pouca energia. Por causa de sua baixa dissipação, YIG tem sido usado em tecnologias de microondas e radar, mas descobertas recentes de efeitos spintrônicos associados com YIG levaram os pesquisadores a explorar aplicações spintrônicas potenciais.

Em seu relatório, Os pesquisadores de Argonne caracterizam a dinâmica do spin associada a uma amostra em pequena escala de YIG quando esse material é exposto a uma corrente elétrica.

"Esta é a primeira vez que alguém mede a dinâmica de spin em uma amostra tão pequena, "disse Benjamin Jungfleisch, um pós-doutorado em Argonne nomeado e autor principal do relatório. "Entender o comportamento em um tamanho pequeno é crucial porque esses materiais precisam ser pequenos para ter o potencial de serem integrados com sucesso em dispositivos de baixo consumo de energia."

Os pesquisadores anexaram a amostra YIG a nanofios de platina usando litografia de feixe elétrico, criando uma estrutura YIG / platina do tamanho de um micrômetro. Eles então enviaram uma corrente elétrica através da platina para excitar o YIG e impulsionar a dinâmica de rotação. Eles então fizeram medições elétricas para caracterizar a dinâmica da magnetização e medir como essa dinâmica mudou diminuindo o YIG.

"Ao encolher materiais, eles podem se comportar de maneiras diferentes, maneiras que podem representar um obstáculo para a identificação e atualização de novos aplicativos em potencial, "Hoffman disse." O que observamos é que, embora existam pequenos detalhes que mudam quando o YIG é reduzido, não parece haver um obstáculo fundamental que nos impeça de usar as abordagens físicas que usamos para pequenos dispositivos elétricos. "

O relatório, intitulado "Nanoímãs isolantes acionados por torque de rotação, "é publicado em Nano Letras .