Pesquisadores do MIT conseguiram induzir um estado magnético duradouro em um material antiferromagnético utilizando luz terahertz. Essa descoberta pode revolucionar as tecnologias de armazenamento magnético, tornando-as resistentes a perturbações externas e melhorando o desempenho de memórias e processadores.
A equipe do MIT usou um laser terahertz para influenciar diretamente os átomos de um material antiferromagnético. Ao ajustar precisamente as oscilações do laser para que correspondessem às vibrações naturais dos átomos do material, eles conseguiram modificar o alinhamento dos spins atômicos, criando assim um novo estado magnético. Esse método inovador abre perspectivas para o controle e a comutação de materiais antiferromagnéticos, essenciais para as futuras tecnologias de processamento de informação.
Ao contrário dos materiais ferromagnéticos, onde os spins dos átomos estão alinhados na mesma direção, os antiferromagnéticos têm spins alternados, o que anula sua magnetização global. Essa característica torna os antiferromagnéticos insensíveis a campos magnéticos externos, mas também difíceis de manipular. O uso da luz terahertz permite superar essa limitação, oferecendo uma nova maneira de controlar esses materiais.
As aplicações potenciais dessa descoberta são vastas, especialmente na fabricação de chips de memória. Os dados poderiam ser armazenados em domínios microscópicos do material, representando os bits '0' e '1' por configurações específicas de spins. Essa tecnologia promete maior robustez contra interferências magnéticas, consumo reduzido de energia e densidade de armazenamento aprimorada.
O material utilizado neste estudo, o FePS3, apresenta uma transição para uma fase antiferromagnética em uma temperatura crítica. Ao excitar as vibrações atômicas do material com luz terahertz, os pesquisadores conseguiram perturbar o alinhamento dos spins, induzindo um novo estado magnético. Essa transição persistiu por vários milissegundos após o desligamento do laser, oferecendo uma janela de tempo para estudar as propriedades desse estado.
Essa pesquisa abre caminho para novas técnicas de manipulação de materiais quânticos, com implicações potenciais para as tecnologias de informação e comunicação. A capacidade de induzir e manter estados magnéticos em materiais antiferromagnéticos pode levar a avanços significativos no armazenamento de dados e no processamento de informação.
Os trabalhos da equipe do MIT, publicados na
Nature, demonstram a eficácia da luz terahertz para manipular as propriedades magnéticas de materiais antiferromagnéticos. Essa abordagem pode ser estendida a outros materiais quânticos, oferecendo novas perspectivas para a pesquisa fundamental e aplicações tecnológicas.
O que é a luz terahertz?
A luz terahertz está localizada em uma parte do espectro eletromagnético entre as micro-ondas e o infravermelho. Ela é caracterizada por frequências que oscilam entre 0,1 e 10 terahertz, o que corresponde a comprimentos de onda que variam de 3 mm a 30 µm.
Essa luz é particularmente interessante para a pesquisa científica porque pode interagir com as vibrações atômicas e moleculares dos materiais. Diferentemente dos raios X ou ultravioleta, a luz terahertz é não ionizante, o que significa que não causa danos a materiais biológicos ou eletrônicos.
As aplicações da luz terahertz são vastas, indo desde a imagem médica até a segurança, passando por comunicações sem fio. No campo dos materiais quânticos, ela oferece um método não invasivo para manipular propriedades eletrônicas e magnéticas em escala atômica.
Por que os antiferromagnéticos são difíceis de manipular?
Os materiais antiferromagnéticos são compostos por átomos cujos spins estão alternados, ou seja, apontam em direções opostas. Essa configuração anula a magnetização global do material, tornando-o insensível a campos magnéticos externos.
Essa insensibilidade é tanto uma vantagem quanto uma desvantagem. Por um lado, torna os antiferromagnéticos robustos contra perturbações magnéticas, o que é ideal para aplicações que exigem alta estabilidade. Por outro, torna esses materiais difíceis de controlar e manipular, limitando seu uso nas tecnologias atuais.
A descoberta do MIT, utilizando luz terahertz para induzir um estado magnético em um antiferromagnético, abre novas possibilidades para superar essas limitações. Ao ajustar precisamente a frequência da luz para que corresponda às vibrações atômicas do material, os pesquisadores conseguiram perturbar o alinhamento dos spins, criando assim um novo estado magnético.
Fonte: Nature