ms espirais criam memria magntica superdensa baseada na quiralidade

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 16/04/2024

Memrias magnticas

Desde o incio da computao digital temos guardado dados em bits magnticos. Vem funcionado bem, mas a avalanche de dados trazida pela internet e pela inteligncia artificial est exigindo solues mais avanadas, que possam colocar mais bits por rea.

O caminho preferido pela indstria tem sido o dos componentes spintrnicos, representados sobretudo pelas MRAMs (sigla em ingls para Memria Magntica de Acesso Aleatrio), que utilizam a direo de magnetizao de materiais ferromagnticos para memorizar informaes. Devido sua no volatilidade e baixo consumo de energia, os dispositivos spintrnicos desempenharo um papel fundamental nos futuros componentes de armazenamento de informaes.

Mas ainda h desafios a serem vencidos: Os bits spintrnicos baseados em ferromagnetos geram campos magnticos ao seu redor, que afetam os bits ferromagnticos prximos. Em um dispositivo magntico de armazenamento miniaturizado, isto resulta em interferncia (diafonia) entre os bits magnticos, o que limitar a densidade da memria magntica, ou seja, no conseguiremos colocar tantos dados por rea como gostaramos.

Mas Hidetoshi Masuda e colegas da Universidade Tohoku, no Japo, j tm uma soluo: Eles demonstraram que materiais magnticos chamados ms helicoidais podem ser utilizados para construir memrias magnticas, o que deve resolver o problema das interferncias interbits.

Propriedades do filme fino MnAu₂.
[Imagem: Hidetoshi Masuda et al. – 10.1038/s41467-024-46326-4]

Memria magntica por quiralidade

ms helicoidais so aqueles nos quais as direes dos momentos magnticos dos seus tomos so ordenadas em espiral. A lateralidade destra ou canhota da espiral – chamada quiralidade – pode ser utilizada para memorizar a informao sem o risco de que bits vizinhos interfiram uns nos outros.

Isso acontece porque os campos magnticos induzidos por cada momento magntico atmico se anulam, de modo que os ms helicoidais no geram nenhum campo magntico macroscpico. “Os dispositivos de memria baseados na lateralidade dos heli-ms, livres de diafonia entre bits, podem abrir um novo caminho para melhorar a densidade da memria,” disse Masuda.

A equipe demonstrou que a memria de quiralidade pode ser escrita e lida em temperatura ambiente. Eles fabricaram filmes finos epitaxiais de um heli-m (MnAu₂) e demonstraram a mudana da quiralidade (orientao destra e canhota da espiral) induzida por pulsos de corrente eltrica sob campos magnticos.

Mais interessante ainda, a equipe fabricou um dispositivo de bicamada composto por MnAu₂ e Pt (platina) e demonstrou que a memria de quiralidade pode ser lida como uma mudana de resistncia, mesmo sem campos magnticos.

“Descobrimos a capacidade potencial da memria quiral em ms helicoidais para dispositivos de memria de prxima gerao; ela pode oferecer bits de memria de alta densidade, no volteis e altamente estveis,” disse Masuda. “Esperamos que isso leve a futuros dispositivos de armazenamento com densidade de informaes ultra-alta e alta confiabilidade.”

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