Gravação de dados magnéticos se torna mil vezes mais rápida com física quântica

A gravação de dados magnéticos é dependente da alteração de uma pequena porção de material magnético – um bit – de um estado para outro, ou de um sentido para outro. Isso é o que ocorre continuamente nos discos rígidos, discos de estado sólido, memórias flash e alguns tipos de memórias RAM não-voláteis.

Em um dos avanços mais radicais no setor nos últimos anos, pesquisadores da Universidade de Iowa, Estados Unidos, tornaram esse chaveamento magnético mil vezes mais rápido e utilizando apenas 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, a nova tecnologia de gravação magnética de dados funciona com base na mecânica quântica, e não em transferências termais.

Tianqi Li e seus colegas da Universidade de Iowa 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.

Antes, 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.

A equipe de Wagn dispensou o valor com a utilização de materiais com uma propriedade chamada magnetorresistência colossal.

O chaveamento é tão rápido que os pesquisadores afirmam que só conseguem explicar o processo através da 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.

“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.

Com informações de Inovação Tecnológica