Engenheiros da Universidade de Delaware descobriram uma nova forma de conectar forças magnéticas e elétricas na computação, uma descoberta que pode abrir caminho para computadores que funcionam de maneira significativamente mais rápida, consumindo muito menos energia.
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 Materiais financiado pela National Science Foundation, relatam que magnons — pequenas ondas magnéticas que se movem através de materiais sólidos — são capazes de gerar sinais elétricos mensuráveis.
Essa descoberta sugere que os futuros chips de computador poderiam fundir sistemas magnéticos e elétricos diretamente, eliminando a necessidade da troca constante de energia que limita o desempenho dos dispositivos de hoje.
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 dos circuitos. Em contraste, os magnons transportam informações através da “rotação” sincronizada dos elétrons, criando padrões semelhantes a ondas em um material. De acordo com modelos teóricos desenvolvidos pela equipe da UD, quando essas ondas magnéticas se movem através de materiais antiferromagnéticos, elas podem induzir polarização elétrica, criando efetivamente uma tensão mensurável.
Rumo à Computação Ultrafísica e Eficiente em Energia
Magnons antiferromagnéticos podem se mover em frequências de terahertz — cerca de mil vezes mais rápido do que as ondas magnéticas em materiais convencionais. Essa velocidade excepcional aponta para um caminho promissor para a computação ultrarrápida e de baixo consumo. 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 pode levar a maneiras ainda mais eficientes de controlá-los.
Avançando na Pesquisa de Materiais Quânticos
Esse 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. Nikolić, Joshua Zide e Garnett W. Bryant (NIST/Universidade de Maryland). O financiamento foi fornecido pela National Science Foundation sob o prêmio DMR-2011824.