Vórtion: Novo estado magnético imita sinapses, guarda dados e muito mais

Eletr?nica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/03/2025

V?rtices magn?ticos

Pesquisadores espanh?is desenvolveram experimentalmente um novo estado magn?tico da mat?ria: Um v?rtice magneto-i?nico, ou "v?rtion".

Esse redemoinho magn?tico viabiliza um n?vel sem precedentes de controle das propriedades magn?ticas de um material em nanoescala e ? temperatura ambiente, abrindo novos horizontes para o desenvolvimento de dispositivos magn?ticos avan?ados, incluindo o armazenamento digital de dados.

Geralmente, para armazenar informa??es os sistemas de inform?tica utilizam correntes el?tricas, o que dissipa calor. Controlar mem?rias magn?ticas com uma tens?o el?trica - em vez de com uma corrente el?trica - pode minimizar esse desperd?cio de energia. Uma maneira de conseguir isso ? usando materiais magnetoi?nicos, que permitem a manipula??o de suas propriedades magn?ticas adicionando ou removendo ?ons por meio de mudan?as na polaridade da tens?o aplicada.

At? agora, a maioria dos experimentos nessa ?rea envolve filmes cont?nuos, em vez de controlar propriedades na escala nanom?trica, em "bits" discretos, essenciais para armazenamento de dados de alta densidade. ? claro que j? temos os skyrmions, pequenas estruturas magn?ticas semelhantes a redemoinhos. No entanto, alterar o estado do v?rtice em materiais j? preparados ? frequentemente imposs?vel ou requer grandes quantidades de energia.

V?rtions

Irena Spasojevic e seus colegas da Universidade Aut?noma de Barcelona se voltaram ent?o para uma combina??o de materiais magneto-i?nicos e v?rtices magn?ticos. O resultado ? um novo estado magn?tico que eles batizaram de v?rtice magneto-i?nico, ou v?rtion. Este novo objeto permite o controle "sob demanda" das propriedades magn?ticas de um material com resolu??o nanom?trica e com alta precis?o.

Essa manipula??o ? feita pela extra??o de ?ons de nitrog?nio atrav?s da aplica??o de uma tens?o el?trica, permitindo assim um controle eficiente com consumo de energia muito baixo.

"Com os v?rtions que desenvolvemos, podemos ter controle sem precedentes de propriedades magn?ticas como magnetiza??o, coercividade, reman?ncia, anisotropia ou os campos cr?ticos nos quais os v?rtions s?o formados ou aniquilados. Essas s?o propriedades fundamentais para armazenar informa??es em mem?rias magn?ticas, que agora podemos controlar e sintonizar de forma anal?gica e revers?vel por um processo ativado por tens?o com consumo de energia muito baixo," disse Spasojevic.

Os pesquisadores demonstraram que, ao controlar com precis?o a espessura da camada magn?tica gerada pela tens?o el?trica, o estado magn?tico do material pode ser variado ? vontade, de maneira controlada e revers?vel, entre um estado n?o magn?tico, um estado com orienta??o magn?tica uniforme (o norte-sul encontrado em um ?m?) e o novo estado de v?rtice magneto-i?nico.

Imitar o comportamento das sinapses neuronais

Este n?vel sem precedentes de controle das propriedades magn?ticas em nanoescala e ? temperatura ambiente abre novos horizontes para o desenvolvimento de dispositivos magn?ticos avan?ados, com funcionalidades que podem ser adaptadas depois que o material tenha sido sintetizado. Isso fornece maior flexibilidade, necess?ria para atender a demandas tecnol?gicas espec?ficas.

"Prevemos, por exemplo, a integra??o de v?rtices magneto-i?nicos reconfigur?veis em redes neurais como sinapses din?micas, capazes de imitar o comportamento das sinapses biol?gicas," disse o professor Jordi Sort. No c?rebro, as conex?es entre neur?nios, as sinapses, t?m pesos (intensidades) diferentes que se adaptam dinamicamente de acordo com a atividade e o processo de aprendizagem. Da mesma forma, os v?rtions podem fornecer pesos sin?pticos neuronais ajust?veis, refletidos em valores de magnetiza??o ou anisotropia reconfigur?veis, viabilizando a cria??o de dispositivos spintr?nicos neurom?rficos.

"De fato, a atividade dos neur?nios e das sinapses biol?gicos tamb?m ? controlada por sinais el?tricos e migra??o de ?ons, an?logos ?s nossas unidades magneto-i?nicas," destacou Spasojevic.

Os pesquisadores acrescentam que, al?m do seu impacto em computa??o neurom?rfica, computa??o anal?gica e em sistemas de armazenamento de dados multiestados, os v?rtions podem ter outras aplica??es, incluindo t?cnicas de terapia m?dica teran?stica, seguran?a de dados, dispositivos de computa??o de spin magn?tico (l?gica de spin) e a gera??o de ondas de spin (magn?nica).

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