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  • Fenômeno descoberto recentemente pode fornecer uma maneira de contornar os limites da Lei de Moores
    p Crédito:Massachusetts Institute of Technology

    p Uma nova pesquisa mostrou que um tipo exótico de comportamento magnético descoberto apenas alguns anos atrás é uma grande promessa como forma de armazenamento de dados - um que poderia superar os limites fundamentais que poderiam estar sinalizando o fim da "Lei de Moore, ", que descreve as melhorias contínuas em computação e armazenamento de dados nas últimas décadas. p Em vez de ler e gravar dados um bit de cada vez, alterando a orientação das partículas magnetizadas em uma superfície, como os discos magnéticos de hoje fazem, o novo sistema faria uso de pequenos distúrbios na orientação magnética, que foram apelidados de "skyrmions". Essas partículas virtuais, que ocorrem em uma fina película metálica imprensada contra uma película de metal diferente, pode ser manipulado e controlado usando campos elétricos, e pode armazenar dados por longos períodos sem a necessidade de entrada de energia adicional.

    p Em 2016, uma equipe liderada pelo professor associado de ciência dos materiais e engenharia do MIT, Geoffrey Beach, documentou a existência de skyrmions, mas as localizações das partículas em uma superfície eram inteiramente aleatórias. Agora, Beach colaborou com outros para demonstrar experimentalmente pela primeira vez que eles podem criar essas partículas à vontade em locais específicos, que é o próximo requisito fundamental para usá-los em um sistema de armazenamento de dados. Um sistema eficiente de leitura desses dados também será necessário para criar um sistema comercializável.

    p As novas descobertas são relatadas esta semana no jornal Nature Nanotechnology , em um jornal de Beach, Felix Buettner, pós-doutorado do MIT, e o estudante de graduação Ivan Lemesh, e 10 outros no MIT e na Alemanha.

    p O sistema se concentra na região limite entre os átomos cujos pólos magnéticos estão apontando em uma direção e aqueles com pólos apontando para outra. Esta região limite pode se mover para frente e para trás dentro do material magnético, Beach diz. O que ele e sua equipe descobriram há quatro anos foi que essas regiões de fronteira podiam ser controladas colocando uma segunda folha de metal pesado não magnético muito perto da camada magnética. A camada não magnética pode, então, influenciar a magnética, com campos elétricos na camada não magnética empurrando os domínios magnéticos na camada magnética. Skyrmions são pequenos redemoinhos de orientação magnética dentro dessas camadas, Praia acrescenta.

    p A chave para ser capaz de criar skyrmions à vontade em locais específicos, acontece que, residir em defeitos de material. Ao introduzir um tipo particular de defeito na camada magnética, os skyrmions ficam presos a locais específicos na superfície, a equipe encontrou. Essas superfícies com defeitos intencionais podem então ser usadas como uma superfície de escrita controlável para dados codificados nos skyrmions. A equipe percebeu que, em vez de ser um problema, os defeitos no material podem realmente ser benéficos.

    p "Uma das maiores peças que faltam" precisava fazer do skyrmions um meio prático de armazenamento de dados, Beach diz, era uma maneira confiável de criá-los quando e onde fossem necessários. "Portanto, este é um avanço significativo, " ele explica, graças ao trabalho de Buettner e Lemesh, os principais autores do artigo. "O que eles descobriram foi uma maneira muito rápida e eficiente de escrever" tais formações.

    p Porque os skyrmions, basicamente pequenos redemoinhos de magnetismo, são incrivelmente estáveis ​​a perturbações externas, ao contrário dos pólos magnéticos individuais em um dispositivo de armazenamento magnético convencional, os dados podem ser armazenados usando apenas uma pequena área da superfície magnética - talvez apenas alguns átomos de diâmetro. Isso significa que muito mais dados podem ser gravados em uma superfície de um determinado tamanho. Essa é uma qualidade importante, Praia explica, porque os sistemas magnéticos convencionais estão agora atingindo os limites estabelecidos pela física básica de seus materiais, potencialmente interrompendo a melhoria contínua das capacidades de armazenamento que são a base da Lei de Moore. O novo sistema, uma vez aperfeiçoado, poderia fornecer uma maneira de continuar esse progresso em direção ao armazenamento de dados cada vez mais denso, ele diz.

    p O sistema também pode codificar dados em velocidades muito altas, tornando-o eficiente não apenas como um substituto para mídia magnética, como discos rígidos, mas mesmo para os sistemas de memória muito mais rápidos usados ​​na memória de acesso aleatório (RAM) para computação.

    p Mas o que ainda falta é uma maneira eficaz de ler os dados depois de armazenados. Isso pode ser feito agora usando sofisticada espectroscopia magnética de raios-X, mas isso requer equipamento muito complexo e caro para fazer parte de um sistema prático de memória de computador. Os pesquisadores planejam explorar melhores maneiras de obter as informações de volta, que pode ser prático para fabricar em escala.

    p O espectrógrafo de raios-X é "como um microscópio sem lentes, "Buettner explica, então a imagem é reconstruída matematicamente a partir dos dados coletados, em vez de dobrar fisicamente os feixes de luz usando lentes. Existem lentes para raios-X, mas eles são muito complexos, e custa $ 40, 000 a $ 50, 000 cada, ele diz.

    p Mas uma forma alternativa de ler os dados pode ser possível, usando uma camada de metal adicional adicionada às outras camadas. Ao criar uma textura particular nesta camada adicionada, pode ser possível detectar diferenças na resistência elétrica da camada dependendo se um skyrmion está presente ou não na camada adjacente. "Não há dúvida de que funcionaria, "Buettner diz, é apenas uma questão de descobrir o desenvolvimento de engenharia necessário. A equipe está buscando esta e outras estratégias possíveis para resolver a questão da leitura.


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