A humilde hematita vira estrela da tecnologia de ponta

Eletr?nica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/04/2025

Hematita spintr?nica

A humilde e largamente disseminada hematita (Fe₂O₃), um dos muitos ?xidos de ferro e o principal min?rio de onde o ferro ? extra?do, acaba de ser al?ada ao patamar de estrela da tecnologia, ocupando espa?o ao lado de compostos ex?ticos e materiais qu?nticos.

Lutong Sheng e colegas da Escola Polit?cnica Federal de Lausanne (EPFL), na Su??a, descobriram que a hematita ? o material que toda a comunidade cient?fica estava procurando para fazer avan?ar o campo da spintr?nica, um modo mais r?pido e mais eficiente de fazer computa??o usando o momento magn?tico do el?tron, e n?o sua carga el?trica.

Em 2023, a mesma equipe descobriu como fazer computa??o usando ondas magn?ticas, tamb?m conhecidas como ondas de spin, cujas quasipart?culas s?o chamadas magnons, em lugar do tradicional fluxo de el?trons, ou corrente el?trica.

O truque est? em usar sinais de radiofrequ?ncia para excitar as ondas de spin o suficiente para reverter o estado de magnetiza??o de pequenos nano?m?s. Quando alternado de 0 para 1, por exemplo, isso permite que os nano?m?s armazenem informa??es digitais, um processo usado nas mem?rias de computador e, mais amplamente, nas tecnologias de informa??o e comunica??o.

Foi um grande passo em dire??o ? computa??o sustent?vel porque a codifica??o de dados por meio de ondas de spin pode eliminar a perda de energia, ou aquecimento Joule, associado a dispositivos baseados em el?trons.

Mas faltava um detalhe: Naquele experimento original, os sinais da onda de spin n?o podiam ser usados para redefinir os bits magn?ticos, ou seja, n?o era ainda poss?vel reescrever os dados existentes. ? a? que entra a hematita.

Modos de magnons

A equipe descobriu um comportamento magn?tico sem precedentes na hematita: O composto de ?xido de ferro abundante na Terra e muito mais ecol?gico do que os materiais atualmente usados na spintr?nica, permite escrever e reescrever os dados magn?ticos repetidamente.

"Este trabalho demonstra que a hematita n?o ? apenas um substituto sustent?vel para materiais consagrados, como a granada de ?trio-ferro. Ela apresenta uma f?sica de spin totalmente nova que pode ser aproveitada para processamento de sinais em frequ?ncias ultra-altas, o que ? essencial para o desenvolvimento de dispositivos spintr?nicos ultrarr?pidos e suas aplica??es na pr?xima gera??o de tecnologias de informa??o e comunica??o," disse o professor Dirk Grundler.

Materiais magn?ticos, como a granada de ?trio e ferro citada pelo pesquisador, produzem magnons muito carater?sticos, mas sempre com o mesmo comportamento e as mesmas propriedades - os f?sicos chamam isso de magnons de modo ?nico. Mas a hematita apresentou um fen?meno de interfer?ncia entre ondas separadas de spin que geram modos adicionais de magnons.

E ter pelo menos dois modos magn?nicos ? crucial: Significa que as correntes de spin geradas pelos magnons podem ser ajustadas para alternar entre polariza??es opostas no mesmo dispositivo, o que pode, por sua vez, alternar o estado de magnetiza??o de um nano?m? em qualquer dire??o.

Assim, a hematita poder? finalmente viabilizar a codifica??o e o armazenamento repetidos de dados digitais nesses sistemas computacionais emergentes.

"A hematita ? conhecida pelo homem h? milhares de anos, mas seu magnetismo era fraco demais para aplica??es comuns. Agora, descobriu-se que ela supera um material que foi otimizado para eletr?nica de micro-ondas na d?cada de 1950," disse Grundler. "Essa ? a beleza da ci?ncia: Voc? pode pegar esse material antigo e abundante na Terra e encontrar uma aplica??o muito oportuna para ele, o que pode nos permitir ter uma abordagem mais eficiente e sustent?vel para a spintr?nica."

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