Pequenas Ondas Magnéticas Geram Sinais Elétricos

Em um estudo publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences, pesquisadores do Centro de Materiais Híbridos, Ativos e Responsivos (CHARM) da universidade, um Centro de Pesquisa em Ciências e Engenharia de Materiais financiado pela Fundação Nacional de Ciências, relatam que os magnons — pequenas ondas magnéticas que se movem através de materiais sólidos — são capazes de gerar sinais elétricos mensuráveis.

Essa descoberta sugere que futuros chips de computador poderiam combinar sistemas magnéticos e elétricos diretamente, eliminando a necessidade da constante troca de energia que limita o desempenho dos dispositivos atuais.

Como os Magnons Transmitem Informação

A eletrônica tradicional depende do fluxo de elétrons carregados, que perdem energia na forma de calor ao se moverem através de circuitos. Em contraste, os magnons transportam informação através do “giro” sincronizado dos elétrons, criando padrões em forma de onda através de um material. De acordo com modelos teóricos desenvolvidos pela equipe da UD, quando essas ondas magnéticas passam por materiais antiferromagnéticos, podem induzir polarização elétrica, criando efetivamente uma voltagem mensurável.

Rumo à Computação Ultraf rápida e Eficiente em Energia

Os magnons antiferromagnéticos podem se mover em frequências de terahertz — cerca de mil vezes mais rápido do que ondas magnéticas em materiais convencionais. Essa velocidade excepcional aponta para um caminho promissor em direção à computação ultrarrápida e de baixo consumo de energia. Os pesquisadores estão agora trabalhando para verificar suas previsões teóricas por meio de experimentos e investigar como os magnons interagem com a luz, o que poderia levar a maneiras ainda mais eficientes de controlá-los.

Avançando na Pesquisa de Materiais Quânticos

Este trabalho contribui para o objetivo maior do CHARM de desenvolver materiais quânticos híbridos para tecnologias de ponta. Os pesquisadores do centro estudam como diferentes tipos de materiais — como sistemas magnéticos, eletrônicos e quânticos — podem ser combinados e controlados para criar tecnologias de próxima geração. O objetivo do CHARM é projetar materiais inteligentes que respondam a seus ambientes e possibilitem avanços em computação, energia e comunicação.

Os co-autores do estudo são Federico Garcia-Gaitan, Yafei Ren, M. Benjamin Jungfleisch, John Q. Xiao, Branislav K. Nikolic, Joshua Zide e Garnett W. Bryant (NIST/Universidade de Maryland). O financiamento foi fornecido pela Fundação Nacional de Ciências sob o prêmio DMR-2011824.