Bit molecular levará discos rígidos ao limite

O pulso elétrico disparado pela ponta de um microscópio de tunelamento altera a molécula entre diferentes estados de magnetização e condutância.[Imagem: CFN/KIT]

Spintrônica molecular

Um bit de informação digital gravado em um disco rígido moderno é formado por cerca de 3 milhões de átomos magnéticos.

Mas dá para fazer o mesmo trabalho com muito menos – mais especificamente, com 51 átomos.

Na verdade, todo o trabalho é feito com um único átomo de ferro, com os outros 50 átomos compondo um escudo protetor contra alterações indesejadas no valor do bit.

Foi isto o que demonstraram pesquisadores da Universidade de Chiba (Japão) e do Instituto de Tecnológica Karlsruhe (Alemanha), em um trabalho que conjuga eletrônica molecular e spintrônica.

Proteção orgânica

Toshio Miyamachi e seus colegas construíram uma memória magnética que utiliza uma única molécula para guardar um bit – uma molécula chamada Fe-phen, uma abreviatura de Fe(1,10-phenanthroline)2(NCS)2.

Esta molécula, um complexo metal-orgânico, apresenta um fenômeno chamado spin-crossover, a capacidade de alterar o spin por um estímulo externo, neste caso por um estímulo elétrico.

Usando um pulso elétrico, a molécula pode alternar entre um estado magnético e condutor para um estado não-magnético e de baixa condução – uma posição representa o “0” e a outra representa o “1” binários.

O uso de uma molécula única elimina o entrave do chamado efeito superparamagnético, que vem impedindo a diminuição dos bits dos discos rígidos – o efeito superparamagnético resulta na maior suscetibilidade dos cristais magnéticos a influências termais, à medida que esses cristais diminuem de tamanho.

“Nós usamos uma outra abordagem, e colocamos um único átomo magnético de ferro no centro de uma molécula orgânica constituída de 51 átomos. A camada orgânica protege a informação guardada no átomo central,” explica o Dr. Miyamachi.

O coração da molécula é um único átomo de ferro, que fica protegido das “intempéries” por uma camada orgânica. [Imagem: Miyamachi et al./Nat. Commun.]

Spintrônica e memresistor

Além de alcançar o limite definitivo de um bit por molécula, esse tipo de memória spintrônica também tem a vantagem de usar um processo de escrita puramente elétrico.

Mas há ainda uma vantagem maior.

Ao ser chaveada pelo pulso elétrico, a molécula Fe-phen apresenta uma larga gama de diferentes condutâncias ao longo de cada uma das configurações magnéticas.

Ou seja, ela apresenta um comportamento memresistivo – o comportamento de um memristor, o quarto componente eletrônico fundamental, que promete nada menos do que computadores capazes de aprender.

“Essas propriedades memresistivas e spintrônicas combinadas em uma única molécula vão abrir um campo totalmente novo de pesquisas,” prevê o Dr. Miyamachi.

Fonte: Inovação Tecnológica