Magnetismo alterado com luz promete nova geração de HDs

Redação do Site Inovação Tecnológica

CH3NH3(Mn:Pb)I3 - o material é uma perovskita modificada em relação às que vêm sendo usadas em LEDs e células solares. À esquerda é visto um fósforo, para referência da dimensão da amostra. [Imagem: M. Spina/E. Horváth/EPFL]

Fotocondutor magnético

Um novo material que mescla propriedades magnéticas e fotônicas apresentou características que o tornam sob medida para fabricação de uma nova geração de discos rígidos de maior densidade e menor consumo de energia.

Neste material, as propriedades magnéticas podem ser rápida e facilmente manipuladas - para escrever e ler dados - sem qualquer geração de calor, que impõe restrições à eficiência dos materiais atualmente utilizados.

Em termos técnicos, este é o primeiro fotocondutor magnético.

Magnetismo alterado com luz

O magnetismo surge das interações entre os elétrons localizados - restritos a determinada região - e os elétrons em movimento dentro de um material - de certa forma, o magnetismo é o resultado da competição entre os diferentes movimentos dos elétrons. Isto significa que o estado magnético está "travado" no material, não podendo ser invertido sem que se altere os elétrons na estrutura cristalina do material. Mas uma maneira fácil de inverter as propriedades magnéticas seria uma vantagem enorme em muitas aplicações, como no armazenamento magnético de dados.

O novo material oferece exatamente isso: uma maneira de alterar o estado magnético usando luz. "Nós essencialmente descobrimos o primeiro fotocondutor magnético," afirmou Bálint Náfrádi, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

De forma não muito surpreendente, este primeiro fotocondutor magnético é uma perovskita, mas uma versão modificada do material que vem sendo usado para fabricar células solares e LEDs melhores do que os de silício.

A inversão do estado magnético é muito rápida, na escala de quadrilionésimos de segundo. [Imagem: B. Náfrádi et al. - 10.1038/ncomms13406]

Fusão da magnetização

A nova estrutura cristalina combina as vantagens dos ferromagnetos, cujos momentos magnéticos estão alinhados em uma ordem bem definida, e dos fotocondutores, onde a luz gera elétrons livres de alta densidade.

A combinação das duas propriedades produziu um fenômeno inteiramente novo: a "fusão" da magnetização por fotoelétrons, que são elétrons emitidos por um material quando a luz o atinge.

Um mero LED vermelho - muito mais fraco do que uma caneta a laser - é suficiente para romper ou "fundir" a ordem magnética na perovskita e gerar uma alta densidade de elétrons em movimento, que podem ser ajustados de forma livre e contínua alterando a intensidade da luz. E a inversão do estado magnético do material também é muito rápida, na escala de quadrilionésimos de segundo, superior aos materiais usados no armazenamento de dados hoje.

Embora as pesquisas estejam em estágio inicial, essas propriedades significam que o novo material pode ser usado para construir a próxima geração de sistemas de armazenamento, apresentando maior densidade de dados com baixo consumo de energia.

Bibliografia:

Optically switched magnetism in photovoltaic perovskite CH3NH3(Mn:Pb)I3
B. Náfrádi, P. Szirmai, M. Spina, H. Lee, O. V. Yazyev, A. Arakcheeva, D. Chernyshov, M. Gibert, L. Forró, E. Horváth
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 13406
DOI: 10.1038/ncomms13406