Uma pesquisa da Universidade de Lund, na Suécia, encontrou uma nova maneira de criar partículas magnéticas de tamanho nano usando pulsos de luz laser ultrarrápidos. A descoberta pode abrir caminho para componentes técnicos novos e mais eficientes em termos de energia e se tornar útil nos computadores quânticos do futuro.
Skyrmions magnéticos às vezes são descritos como vórtices magnéticos. Ao contrário dos estados ferromagnéticos – que ocorrem em ímãs convencionais, como bússolas e ímãs de geladeira – o estado skyrmion é bastante peculiar: a orientação da magnetização não aponta na mesma direção em todo o material, mas é melhor descrita como uma espécie de turbilhão de magnetismo.
Os Skyrmions são de grande interesse tanto para a pesquisa básica quanto para a indústria, pois podem ser usados para fabricar memórias de computador mais compactas. No entanto, isso é mais fácil dizer do que fazer. O uso de skyrmions para fins técnicos requer formas eficientes de escrever, apagar e manipular as partículas em escalas de tempo curtas e com alta precisão espacial.
Em um novo estudo publicado na npj Computational Materials, os pesquisadores Claudio Verdozzi da Universidade de Lund e Emil Viñas Boström e Angel Rubio do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria em Hamburgo encontraram uma nova abordagem.
“Em nosso estudo, mostramos teoricamente como é possível atender a um desses requisitos, ou seja, como criar skyrmions magnéticos em escalas de tempo ultracurtas usando pulsos de luz laser”, diz Claudio Verdozzi, pesquisador de física da Universidade de Lund .
A equipe de pesquisa identificou um mecanismo microscópico que explica um protocolo experimental que se mostrou útil na criação dos estranhos skyrmions. Usando pulsos de laser de femtosegundo – pulsos de luz que duram um milionésimo de bilionésimo de segundo – os pesquisadores mostraram que é possível criar skyrmions ultra-rápido.
“Nossos resultados são de grande relevância para a criação de componentes técnicos com maior eficiência energética. Nosso estudo mostra que a luz pode ser usada para manipular excitações magnéticas localizadas em escalas de tempo muito curtas”, diz Claudio Verdozzi.
Há uma série de aplicações que a nova descoberta pode levar, incluindo a tecnologia quântica – uma área em que as propriedades da mecânica quântica são usadas para resolver cálculos extremamente avançados que os computadores tradicionais não conseguem lidar. Acredita-se também que excitações magnéticas, como skyrmions e as chamadas ondas de spin, sejam capazes de ajudar a reduzir o consumo de energia em componentes tecnológicos e, assim, ajudar a alcançar futuros objetivos climáticos.
“Skyrmions estão em foco tanto para pesquisas teóricas quanto experimentais graças ao seu potencial tecnológico. Além disso, seus padrões magnéticos exóticos possuem um apelo conceitual e matematicamente bonito que os torna muito interessantes”, conclui Claudio Verdozzi.
Publicado em 28/04/2022 07h10
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