Pela primeira vez, os cientistas magnetizaram um material não magnético à temperatura ambiente, induzindo uma propriedade quântica que, segundo eles, poderia abrir caminho para a computação ultrarrápida.
O “comutável” campo magnético um dia poderá ser usado para armazenar e transmitir informações. Isso era algo que antes só era possível em temperaturas ultrabaixas.
Os resultados abrem caminho para “interruptores magnéticos ultrarrápidos que podem ser usados para transferência de informações mais rápida e armazenamento de dados consideravelmente melhor, e para computadores que são significativamente mais rápidos e mais eficientes em termos energéticos”, autor principal do estudo, Alexandre Balatskyprofessor de física do Instituto Nórdico de Física Teórica (NORDITA), disse em um declaração.
Os cientistas há muito desejam aproveitar as estranhas leis da mecânica quântica para melhorar os sistemas de computação, por exemplo em Computação quântica. Mas os estados quânticos são delicados e podem facilmente desmoronar, ou “decoerir”, graças a ruídos como a vibração térmica ou o movimento aleatório dos átomos.
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Para contornar isso, os pesquisadores que pretendem criar um comportamento quântico normalmente resfriam seus materiais a uma temperatura próxima de zero absoluto. Mas isso torna tais sistemas difíceis de manter e operar.
Em 2017, Balatsky e colegas apresentou uma abordagem teórica à geração de um estado quântico, denominado “multiferroicidade dinâmica”, no qual a polarização elétrica induzia magnetismo em um material não magnético. O processo envolve agitar átomos de titânio em um material de forma que gerem um campo magnético.
No novo estudo, publicado em 10 de abril na revista Natureza, a equipe de Balatasky demonstrou a teoria em átomos de titânio rodeados por titanato de estrôncio – um óxido criado a partir de titânio e estrôncio. A equipe transmitiu pulsos de laser que geraram imagens polarizadas circularmente. fótonsou partículas de luz, em uma faixa estreita de comprimentos de onda.
Os pesquisadores dispararam o laser infravermelho de comprimento de onda de 1.300 nanômetros contra o material em rajadas de femtosegundo (um quatrilionésimo de segundo) de 800 microjoules; em comparação, os lasers usados na depilação têm até 40 joules – ou 40 milhões de microjoules. Eles focaram os pulsos no material usando três espelhos parabólicos para criar um feixe arredondado de aproximadamente 0,5 milímetros de diâmetro.
Esses pulsos induziram movimento circular nos átomos do material. Quando polarizado circularmente à esquerda, o pólo norte da magnetização apontava para cima, mas quando polarizado circularmente à direita, o pólo norte apontava para baixo, criando campos magnéticos tão fortes quanto um ímã de geladeira que pode ser ligado e desligado. O campo magnético existia apenas enquanto os átomos estavam agitados.
Os pesquisadores prevêem que esta descoberta leve a interruptores magnéticos ultrarrápidos que podem operar à temperatura ambiente – usando lasers para controlar as vibrações da rede de um material. Este sistema poderia ser a base para transistores em sistemas de computação menores e mais rápidos que não necessitam mais de baixas temperaturas para operar.
Esta não é a primeira vez que os cientistas usam a luz para aproveitar o poder do magnetismo para a computação. Em Janeiro, um estudo separado utilizou a componente magnética da luz para manipular o magnetismo de um material sólido, o que poderia levar a componentes de memória de computação magnética ultrarrápida no futuro.
