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28.03.2019 | Por: Sebastian Jutzi ETH Notícias
Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer, PSI em Villigen e ETH Zurich, descobriram um fenômeno especial em ímãs. Esse fenômeno ocorre na nanoescala e permite que os ímãs sejam montados em configurações incomuns, o que também pode ser útil para a tecnologia de computadores e armazenamento de dados.
Cortesia ETH: Os ímãs são caracterizados pelo fato de terem um pólo norte e um pólo sul. Se dois imãs comuns ficarem próximos um do outro, os pólos opostos se atraem e pólos semelhantes se repelem. É por isso que as agulhas magnéticas, como as de uma bússola, estão alinhadas no campo magnético da Terra, de modo que podemos usá-las para determinar as direções norte e sul da bússola e, derivadas dela, Oriente e Ocidente. No mundo que experimentamos todos os dias com nossos sentidos, esta regra está correta. Se você deixar o mundo macroscópico e mergulhar em profundidades de dimensões muito menores, isso muda. Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer, PSI e ETH Zurich, descobriram uma interação magnética muito especial no nível das estruturas nanoscópicas feitas de camadas magnéticas com poucos átomos de espessura.
Os átomos agem como pequenas agulhas e exibem seu efeito em pequenas distâncias na faixa nanométrica, por exemplo, alguns milionésimos de milímetro. É por isso que os pesquisadores também falam sobre nanomagnetos.
O fenômeno que os pesquisadores da PSI já observaram é baseado em uma interação que os dois físicos Igor Dzyaloshinskii e Toru Mariya previram há mais de 60 anos. “Esse foi o nosso ponto de partida”, diz Zhaochu Luo, físico da PSI e da ETH Zurich.
Acoplamento de átomos do noroeste e do sudeste.
Nesta interação, as agulhas da bússola atômica estão alinhadas não apenas na direção norte-sul, mas também na direção leste-oeste. “O ponto que eles apontam depende de como os átomos de sua vizinhança são orientados”, diz Zhaochu Luo, o primeiro autor do estudo. Por exemplo, se um grupo de átomos aponta para o norte, o grupo vizinho sempre aponta para o oeste. Se um grupo de átomos aponta para o sul, então os átomos vizinhos são orientados para o leste.
Essas orientações podem ser invertidas por campos magnéticos ou correntes elétricas, isto é, de norte a sul e vice-versa. Os grupos atômicos vizinhos são reorientados, de oeste para leste ou vice-versa.
Os pesquisadores descobriram o acoplamento das orientações Noroeste e Sudeste com a ajuda de uma camada de átomos de cobalto de apenas 1,6 nanômetro de espessura, que foi colocada entre uma camada de platina de um lado e uma camada de óxido de alumínio do outro. outro “O desenvolvimento dessas camadas especiais apenas para nossos experimentos levou cerca de meio ano”, diz Zhaochu Luo, que trabalha no grupo de pesquisa de sistemas mesoscópicos de Laura Heyderman na PSI.
O que é incomum é que essa interação ocorre lateralmente em um plano. Anteriormente, acoplamentos comparáveis entre nanomagnetos só podiam ser detectados verticalmente, com grupos de átomos dispostos um sobre o outro.
O fenômeno observado em conjunto pelos pesquisadores do PSI e da ETH Zurich permite o desenvolvimento de redes magnéticas planas. Entre outras coisas, o antiferromagnético sintético pode ser produzido. Nestes antiferromagnetes, os grupos atômicos apontam para o norte ou para o sul em intervalos regulares. O número de nanomagnetos opostos é aproximadamente o mesmo, de modo que eles são mutuamente neutralizados em soma. Portanto, à primeira vista, os antiferromagnéticos não atuam como ímãs, por exemplo, não aderem à porta da geladeira. Os átomos vizinhos, que são orientados para o oeste ou leste, atuam como espaçadores que separam os ímãs apontando para o norte ou para o sul, cada um dos quais é tão pequeno quanto alguns nanômetros. Isso possibilita, por exemplo, construir memórias e comutadores de computadores novos e mais eficientes, o que, por sua vez, torna os microprocessadores mais poderosos.
Portas lógicas para computadores.
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