Como a gravação é feita com os pulsos de laser ainda interagindo com os
momentos magnéticos, a comutação magnética é gerada
quantum-mecanicamente - não termicamente. Isto abre a possibilidade de
criar memórias na faixa dos terahertz.[Imagem: Ames Laboratory]
A gravação de dados magnéticos depende de que se altere uma pequena
porção de material magnético - um bit - de um estado para outro, ou de
um sentido para outro.
É isso o que acontece continuamente nos discos rígidos, discos de
estado sólido, memórias flash e alguns tipos de memórias RAM
não-voláteis.
Em um dos avanços mais radicais nesta área nos últimos anos,
pesquisadores tornaram esse chaveamento magnético 1.000 vezes mais
rápido e, o que é ainda mais promissor, usando unicamente luz.
Se for levada para escala industrial, a tecnologia significará
dispositivos de armazenamento de dados funcionando na faixa dos
terahertz.
Além de ser totalmente óptica, outra surpresa da nova tecnologia de
gravação magnética de dados é que ela funciona com base na mecânica
quântica, e não em transferências termais.
Velocidade do magnetismo
Tianqi Li e seus colegas da Universidade de Iowa, nos Estados Unidos,
usaram pulsos ultracurtos de laser, na faixa dos femtossegundos, para
alterar a estrutura do material, fazendo-a passar de antiferromagnética
para ferromagnética.
"O grande desafio da escrita, leitura, armazenamento e computação
magnéticas é a velocidade, e nós mostramos que podemos enfrentar o
desafio fazendo os chaveamentos magnéticos pensarem ultra-rapidamente,
na faixa de femtossegundos - um quadrilionésimo de um segundo - usando
'truques' quânticos com pulsos ultracurtos de laser," disse Wang.
Até agora, essa comutação de ferromagnético para antiferromagnético, e
vice-versa, era feita com lasers contínuos, cujo calor fazia o material
aquecer e vibrar. Essa vibração, com o auxílio de um campo magnético
externo, faz o bit passar de 0 para 1 ou de 1 para 0.
O problema é que esse chaveamento termal depende da vibração dos
átomos, e eles costumam "demorar muito" para isso, limitando a
tecnologia à faixa dos gigahertz.
Femto-magnetismo quântico
Usando materiais com uma propriedade chamada magnetorresistência colossal, o grupo de Wang dispensou o calor.
O chaveamento é tão rápido que os pesquisadores afirmam só poder
explicar o processo pela mecânica quântica, já que o pulso de laser é
curto demais para aquecer o material.
"Isso significa que nós temos que descrever o processo e controle do
magnetismo usando a mecânica quântica. Nós chamamos isto de
femto-magnetismo quântico," disse Wang.
O nome ficou bonito, mas "precisamos descrever o processo pela
mecânica quântica" e "sabemos como descrevê-lo" são coisas diferentes -
ou seja, o mecanismo preciso de funcionamento ainda é uma incógnita.
"Os materiais magnetorresistivos colossais são muito atraentes para
uso tecnológico, mas ainda precisamos entender mais sobre como eles
funcionam. E, em particular, temos que entender o que acontece durante
os períodos de tempo muito curtos, quando o aquecimento não é
significativo e os pulsos de laser ainda estão interagindo com os
momentos magnéticos," confessou Wang.
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