Os materiais conhecidos como antiferomagnéticos foram anteriormente demonstrados para armazenar estados de memória estáveis, mas eram difíceis de serem lidos. Este novo estudo, agora publicado na Nature, pavimenta uma forma eficiente de ler os estados de memória, com o potencial de fazê-lo incrivelmente rapidamente também.
Você provavelmente pisca cerca de quatro vezes por segundo. Você poderia dizer que esta frequência de piscar é 4 hertz (ciclos por segundo). Imagine tentar piscar 1 bilhão de vezes por segundo, ou a 1 gigahertz, seria fisicamente impossível para um ser humano. Mas essa é a ordem de magnitude atual na qual os dispositivos digitais de alta performance, como a memória magnética, mudam seus estados enquanto as operações são realizadas. E muitas pessoas desejam empurrar essa barreira mil vezes mais longe, para o regime de um trilhão de vezes por segundo, ou terahertz.
A barreira para a realização de dispositivos de memória mais rápidos pode ser os materiais usados. Os chips MRAM de alta velocidade atuais, que ainda não são tão comuns a ponto de aparecerem em seu computador doméstico, fazem uso de materiais magnéticos típicos, ou ferromagnéticos. Esses são lidos usando uma técnica chamada resistência à magneto-túnel. Isso requer que os constituintes magnéticos do material ferromagnético estejam alinhados em arranjos paralelos. No entanto, essa disposição cria um campo magnético forte que limita a velocidade com a qual a memória pode ser lida ou escrita.
“Fizemos um avanço experimental que supera essa limitação, e isso é graças a um tipo diferente de material, os antiferromagnéticos”, disse o Professor Satoru Nakatsuji, do Departamento de Física da Universidade de Tóquio.
“Os antiferromagnéticos diferem dos ímãs típicos de muitas maneiras, mas, em particular, podemos dispô-los de maneiras diferentes das linhas paralelas. Isso significa que podemos anular o campo magnético que resultaria de arranjos paralelos. Acredita-se que a magnetização de ferromagnéticos é necessária para a resistência à magneto-túnel para ler a memória. Curiosamente, no entanto, descobrimos que também é possível para uma classe especial de antiferromagnéticos sem magnetização, e esperamos que possa funcionar em velocidades muito altas.”
Nakatsuji e sua equipe acreditam que é possível atingir velocidades de troca na faixa de terahertz e que isso também é possível a temperatura ambiente, enquanto tentativas anteriores requeriam temperaturas muito mais frias e não renderam resultados tão promissores. No entanto, para melhorar sua ideia, a equipe precisa aperfeiçoar seus dispositivos e melhorar a forma como os fabrica é fundamental.
“Embora os constituintes atômicos de nossos materiais sejam bastante familiares – manganês, magnésio, estanho, oxigênio, entre outros – a forma como os combinamos para formar um componente de memória utilizável é nova e desconhecida”, disse o pesquisador Xianzhe Chen.
“Nós crescemos cristais em vácuo, em camadas incrivelmente finas usando dois processos chamados epitaxia de feixe molecular e pulverização magnétron. Quanto maior o vácuo, mais puros são os amostras que podemos crescer. É um procedimento extremamente desafiador e se melhorarmos, vamos facilitar nossas vidas e produzir dispositivos mais eficazes também.”
Esses dispositivos de memória antiferromagnética exploram um fenômeno quântico conhecido como entrelaçamento, ou interação à distância. Mas apesar disso, esta pesquisa não está diretamente relacionada ao campo cada vez mais famoso de computação quântica. No entanto, os pesquisadores sugerem que desenvolvimentos como este podem ser úteis ou até essenciais para construir uma ponte entre o paradigma atual de computação eletrônica e o campo emergente de computadores quânticos.
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