Vem aí a revolução da spintrônica

Publicado em 11/02/2011

Correio Popular, em 11/02/2011

Uma nova forma de eletrônica começa a entrar aos poucos no cotidiano de quem usa computadores. A chamada spintrônica, que funciona usando o sentido do giro dos elétrons – chamado spin-, promete revolucionar o mundo da informática. O termo é usado para designar um eletrônica baseada na manipulação do spin do elétron. “Diferentemente de fazer uso apenas da carga do elétron, como na eletrônica convencional, a spintronica usa uma outra característica intrínseca do elétron, que é o seu spin.

Este último está relacionado com o grau de liberdade rotacional do elétron e apresenta dois estados que chamamos de “spin up” e “spin down””, afirma o físico e pesquisador do Laboratório de Combustão e Propulsão da Unicamp Ezequiel Costa Silveira.

Essa nova ciência permite aumentar a capacidade de memória dos computadores e a redução no tamanho dos discos rígidos. Enquanto a eletrônica se concentra na carga dos elétrons, a spintrônica estuda seu movimento de rotação.

Os elétrons se movimentam ao redor do núcleo em vários sentidos. E esse movimento gera um campo magnético ao redor do elétron.

Silveira explica que o fato do spin apresentar dois estados (up ou down) permite seu uso como um bit, como usado em eletrônica digital convencional. “O movimento do spin, assim como o fluxo de cargas, também pode carregar informação. Uma vantagem do spin sobre a carga convencional é que o ele pode ser facilmente manipulado por um campo magnético externo, uma propriedade já utilizada em tecnologia de armazenamento magnético”, completa o físico.

Outra característica sutil, mas potencialmente significante na opinião do cientista, é o seu longo tempo de coerência.
“Uma vez em um determinado estado (up ou down) ele permanece deste jeito por um longo tempo diferente de estados de carga, que são facilmente destruídos por espalhamento ou colisões com defeitos, impurezas ou outras cargas”, diz.

Além de ser usada para o armazenamento de dados, a spintrônica pode ser aplicada para aumentar o desempenho dos processadores e reduzir o gasto de energia. Isso acontece porque a energia para mudar o estado do spin (de up para down, por exemplo) é muito menor em comparação com a necessária para produzir correntes elétricas como nos dispositivos convencionais. “Neste último processo, temos a ainda a produção de calor que é um fator limitante na produção de processadores o que não ocorre no caso da spintrônica, necessária para alinhar o spin dos elétrons é muito menor do que a necessária para interromper o fluxo da corrente”, acrescenta o pesquisador da Unicamp.

Segundo ele, a spintrônica pode ser aplicada no desenvolvimento de novos dispositivos que poderiam consumir menos eletricidade e serem mais poderosos para certos tipos de aplicações computacionais em comparação com os dispositivos convencionais baseados na carga do elétron.

“Em nosso cotidiano, podemos citar os dispositivos baseados no efeito da magnetoresistência gigante (GMR, em inglês) quer permite construir memórias para gravar dados, como discos rígidos de alta densidade já comercializados hoje em dia”, conta o físico.

Centros de pesquisa A ciência vem sendo estudada por pesquisadores do mundo todo. No Brasil, há vários grupos de pesquisa estudando assuntos relacionados a spintrônica na Unicamp, Laboratório Nacional de Luz Sincrotron, na Universidade Federal do Rio de Janeiro, na Federal do Rio Grande do Sul e na Federal de Pernambuco. “Os estudos realizados aqui têm começado a se destacar no cenário internacional o que pode ser verificado pela vinda dos prêmios Nobel (A. Feter e P.Grunberg) para eventos aqui no Brasil e algumas das principais conferencias na área terem edições aqui”, afirma o pesquisador.

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Magnetismo é a base para as inovações

O magnetismo é usado para o armazenamento de dados. Na década de 80, o pesquisador Albert Fert, da Universidade de Paris, descobriu a magnetoresistência gigante (GMR), que serviu de base para a spintrônica.

Os pesquisadores manipularam os sentidos dos elétrons para alinhar os campos magnéticos, através de camadas de ferromagnéticas isoladas por uma camada não-magnética no meio.

Com isso foi possível reduzir a resistência entre as camadas, reduzindo também o espaço entre elas.É essa a tecnologia que está nos leitores dos discos rígidos dos computadores. Com ela é possível aumentar a capacidade dos dispositivos de armazenamento e reduzir o seu tamanho. É na spintrônica que se baseia um novo tipo de memória, a Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM). Esse novo tipo de memória permite pausar as ações que estão sendo executadas no computador quando ele é desligado. Ao ser ligado novamente, a MRAM permite recuperar essas ações.

Com as memórias RAM atuais, as atividades são perdidas toda vez que o computador é desligado. Para serem recuperadas, elas precisam passar para o HD. Isso faz com que os computadores demorem um tempo para ligar.

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