Um diagrama mostrando como os pontos de Weyl são controlados.

Criando dispositivos avançados de memória através de materiais antiferromagnéticos

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Em 1929, Hermann Weyl notou que a nova equação de Dirac derivada implicava a existência de uma partícula sem massa. Isso mais tarde ficou conhecido como o férmion de Weyl e já se acreditava ser o neutrino eletricamente neutro, um férmion com uma massa muito menor que as outras partículas elementares conhecidas e interage apenas através da força e gravidade subatômicas fracas.

Quase 100 anos depois, em 2015, o férmion de Weyl foi descoberto na realidade e os cientistas tentam encontrar usos para ele desde então. Agora, diz-se que uma equipe de pesquisa da Universidade de Tóquio, liderada pelo professor Satoru Nakatsuji, descobriu uma maneira de usar os férmions de Weyl para criar dispositivos de memória avançados.

“Há algum tempo, materiais ferromagnéticos, ímãs que se comportam de maneira familiar, têm sido usados ​​para explorar fenômenos spintrônicos. Mas há uma classe melhor de materiais magnéticos para esse fim, chamados materiais antiferromagnéticos, que parecem mais difíceis de trabalhar, mas têm muitos vantagens “ disse Tomoya Higo, pesquisador associado.

Um diagrama mostrando como os pontos de Weyl são controlados.

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Um diagrama mostrando como os pontos de Weyl são controlados. Imagem creditada a Higo et al

Materiais antiferromagnéticos e sua ligação a dispositivos de memória

Atualmente, os materiais antiferromagnéticos são objeto de grande interesse de físicos e engenheiros, pois apresentam muitas das mesmas propriedades úteis dos materiais ferromagnéticos. Quem também é frequentemente sujeito a campos magnéticos externos devido ao arranjo exclusivo de suas partes constituintes.

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Ao usá-los em dispositivos de memória, suas propriedades precisas e robustas são especialmente benéficas, mas devido a esse arranjo exclusivo, não se sabe completamente se o estado antiferromagnético pode ser controlado com um simples pulso elétrico como os estados ferromagnéticos.

A descoberta do método de comutação de torque Spin-Orbit

É aqui que entram os férmions de Weyl, explica Hanshen Tsai, outro associado de pesquisa. Em seu material de amostra, liga antiferromagnética de manganês-estanho, os férmions de Weyl são encontrados nos pontos de Weyl no espaço de momento.

Esses pontos têm dois estados que podem representar dígitos binários, e os pesquisadores descobriram que podem alternar esses estados em um ponto de Weyl usando uma corrente elétrica externa aplicada às camadas finas vizinhas dessa liga e platina ou tungstênio. Eles chamaram esse método de “comutação de torque em órbita de rotação”.

De acordo com a equipe de pesquisa, essa descoberta pode indicar que o férmion Weyl sem massa foi encontrado em seu material antiferromagnético e que pode ser eletricamente manipulado, potencialmente abrindo caminho para o desenvolvimento de dispositivos avançados de memória que usam esse e outros materiais semelhantes.

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