Em uma era de crescimento exponencial de dados digitais, o armazenamento de dados, por si só, poderá em breve consumir até 30% do consumo global de energia, tornando o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento energeticamente eficientes uma prioridade. Para isso, cientistas da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, realizaram um avanço na ciência dos materiais, criando um material magnético excepcionalmente fino que combina elementos que são literalmente incompatíveis na natureza.
Fonte da imagem: Universidade de Tecnologia de Chalmers
Ao nosso redor, magnetismo (ferromagnetismo) e antimagnetismo (antiferromagnetismo) são sempre encontrados em materiais diferentes: o primeiro exibe uma magnetização clara, que se reflete no alinhamento dos spins dos elétrons, enquanto o segundo não, visto que seus spins estão em direções opostas e se cancelam mutuamente. Combinando esses materiais, por exemplo, em uma estrutura multicamadas, é possível criar uma célula de memória magnética controlada por um campo magnético externo ou corrente. O efeito de memória desejado é obtido pela indução e remoção do campo. Os spins dos elétrons podem ser afetados diretamente, reduzindo significativamente o consumo de energia da memória magnética em comparação com a memória convencional, como a DRAM, que opera com corrente e carga.
Cientistas da Suécia se propuseram a criar uma memória magnética a partir de um material de camada única, quase bidimensional, o que abriria caminho para uma arquitetura mais simples e uma fabricação relativamente simples. Tudo o que restava era combinar o incompatível — duas propriedades magnéticas diferentes em uma única rede cristalina. A natureza não havia conseguido esse feito, mas os pesquisadores conseguiram.
Usando uma liga de cobalto, ferro, germânio e telúrio, e empregando forças de van der Waals, os cientistas montaram um material a partir de moléculas ferromagnéticas e antiferromagnéticas. As forças de van der Waals atuaram como uma espécie de “cimento”, mantendo unida a rede cristalina de materiais diferentes. O resultado foi um híbrido com um campo magnético “curvo”: os spins ordenados e antiordenados dos elétrons no material se entrelaçaram para formar um único campo magnético, desviando-se da orientação convencionalmente perpendicular.
Assim, a comutação do estado magnético de uma célula de memória feita deste material requer um campo magnético externo significativamente mais fraco, o que promete uma economia de energia significativa. Segundo cientistas, o consumo de energia pode ser reduzido em dez vezes. Na escala de um data center global, isso proporcionaria uma economia de energia colossal.