doi.org/10.1126/sciadv.adk8669
Credibilidade: 999
#Computadores
Globalmente, a computação está crescendo a um ritmo sem precedentes, alimentada pelos benefícios da inteligência artificial. Com isto, a enorme procura de energia da infra-estrutura informática mundial tornou-se uma grande preocupação, e o desenvolvimento de dispositivos informáticos que sejam muito mais eficientes em termos energéticos é um grande desafio para a comunidade científica.
Quebrando as simetrias do espelho Quando a corrente elétrica flui através de metais pesados como platina ou tântalo, os elétrons são segregados nos materiais com base em seu componente de spin, um fenômeno chamado efeito Hall de spin, diz Kajale.
A forma como essa segregação acontece depende do material e principalmente de suas simetrias.
“A conversão de corrente elétrica em correntes de spin em metais pesados está no cerne do controle elétrico dos ímãs”, observa Kajale.
“A estrutura microscópica dos materiais usados convencionalmente, como a platina, tem uma espécie de simetria espelhada, que restringe as correntes de spin apenas à polarização de spin no plano.” Kajale explica que duas simetrias de espelho devem ser quebradas para produzir um componente de spin “fora do plano? que pode ser transferido para uma camada magnética para induzir comutação livre de campo.
“A corrente elétrica pode ‘quebrar’ a simetria do espelho ao longo de um plano na platina, mas sua estrutura cristalina impede que a simetria do espelho seja quebrada em um segundo plano.” Nas suas experiências anteriores, os investigadores usaram um pequeno campo magnético para quebrar o segundo plano do espelho.
Para se livrar da necessidade de um empurrão magnético, Kajale, Sarkar e colegas procuraram um material com uma estrutura que pudesse quebrar o segundo plano do espelho sem ajuda externa.
Isso os levou a outro material 2D, o ditelureto de tungstênio.
O ditelureto de tungstênio usado pelos pesquisadores tem uma estrutura cristalina ortorrômbica.
O próprio material possui um plano espelhado quebrado.
Assim, aplicando corrente ao longo de seu eixo de baixa simetria (paralelo ao plano do espelho quebrado), a corrente de spin resultante tem um componente de spin fora do plano que pode induzir diretamente a comutação no ímã ultrafino em interface com o ditelureto de tungstênio.
“Como também é um material van der Waals 2D, também pode garantir que, quando empilhamos os dois materiais, obtenhamos interfaces originais e um bom fluxo de spins de elétrons entre os materiais”, diz Kajale.
Tornando-se mais eficientes em termos energéticos A memória e os processadores de computador construídos a partir de materiais magnéticos utilizam menos energia do que os dispositivos tradicionais baseados em silício.
E os ímãs de van der Waals podem oferecer maior eficiência energética e melhor escalabilidade em comparação com o material magnético a granel, observam os pesquisadores.
A densidade de corrente elétrica usada para comutar o ímã se traduz em quanta energia é dissipada durante a comutação.
Uma densidade mais baixa significa um material muito mais eficiente em termos energéticos.
“O novo design tem uma das densidades de corrente mais baixas dos materiais magnéticos de van der Waals”, diz Kajale.
“Este novo design tem uma ordem de magnitude menor em termos de corrente de comutação necessária em materiais a granel.
Isso se traduz em algo como uma melhoria de duas ordens de magnitude na eficiência energética.” A equipe de pesquisa está agora analisando materiais semelhantes de van der Waals de baixa simetria para ver se eles podem reduzir ainda mais a densidade de corrente.
Eles também esperam colaborar com outros pesquisadores para encontrar maneiras de fabricar dispositivos de comutação magnética 2D em escala comercial.
Publicado em 08/04/2024 11h21
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