Ilustração do conceito de arte tecnológica de memória de armazenamento de dados

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio fizeram avanços significativos na tecnologia de memória usando materiais multiferróicos, especificamente nanopontos BFCO. Esses materiais permitem gravação de dados com maior eficiência energética usando campos elétricos e leitura não destrutiva através de campos magnéticos. Crédito: SciTechDaily.com

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveram nanopontos BFCO para tecnologia de memória eficiente e não destrutiva, prometendo avanços em dispositivos de memória magnética de baixa potência.

Os dispositivos de memória tradicionais são voláteis e os atuais não voláteis dependem de materiais ferromagnéticos ou ferroelétricos para armazenamento de dados. Em dispositivos ferromagnéticos, os dados são escritos ou armazenados alinhando momentos magnéticos, enquanto em dispositivos ferroelétricos, o armazenamento de dados depende do alinhamento de dipolos elétricos. No entanto, gerar e manipular campos magnéticos consome muita energia e, em dispositivos de memória ferroelétricos, a leitura de dados destrói o estado polarizado, exigindo que a célula de memória seja reescrita.

Avanços em materiais multiferróicos

Os materiais multiferróicos, que contêm ordens ferroelétricas e ferromagnéticas, oferecem uma solução promissora para uma tecnologia de memória mais eficiente e versátil. BiFeO substituído por cobalto3 (BiFe0,9Co0,1Ó3, BFCO) é um material multiferróico que exibe forte acoplamento magnetoelétrico, o que significa que mudanças na polarização elétrica afetam a magnetização. Como resultado, os dados podem ser escritos usando campos elétricos, o que é mais eficiente em termos energéticos do que a geração de campos magnéticos, e lidos usando campos magnéticos, o que evita o processo destrutivo de leitura.

Em um marco significativo para dispositivos de memória multiferróica, uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Masaki Azuma e pelo professor assistente Kei Shigematsu do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, desenvolveu com sucesso nanopontos com domínios ferroelétricos e ferromagnéticos únicos.

Nanodots com domínios ferroelétricos e ferromagnéticos para dispositivos de memória multiferróica não volátil de baixa potência

Nanopontos BFCO de 60 nm, com estruturas de domínio único, são promissores para dispositivos de memória magnética não volátil de alta densidade e baixo consumo de energia. Crédito: Tóquio Tech

Esforços de pesquisa colaborativa

“No “Cluster de Pesquisa Colaborativa de Dispositivos Ecológicos de Próxima Geração da Sumitomo Chemical” do Instituto de Pesquisa Inovadora do Instituto de Tecnologia de Tóquio, há um foco em materiais multiferróicos que exibem respostas de correlação cruzada entre propriedades magnéticas e elétricas com base nos princípios de sistemas eletrônicos fortemente correlacionados. O centro tem como objetivo desenvolver materiais e processos para dispositivos de memória magnética não volátil de baixo consumo de energia da próxima geração, bem como realizar avaliações de confiabilidade e implementação social”, diz Azuma.

Metodologia e Resultados

Em seu estudo publicado na revista Materiais e Interfaces Aplicados ACS em 9 de abril de 2024, os pesquisadores utilizaram deposição de laser pulsado para depositar BFCO multiferróico em um Nb condutor:SrTiO3 (001) substrato. Eles controlaram o processo de deposição usando máscaras de óxido de alumínio anodizado (AAO) com tamanhos de poros ajustáveis, resultando em nanopontos com diâmetros de 60 nm e 190 nm.

BFCO é uma opção promissora para dispositivos de memória magnética não volátil e de baixa potência, pois sua direção de magnetização pode ser invertida com um campo elétrico. Ao observar as direções de polarização e magnetização usando microscopia de força de resposta piezo e microscopia de força magnética, respectivamente, os pesquisadores descobriram que os nanopontos exibem estruturas de domínio ferroelétrico e ferromagnético correlacionadas.

Observações sobre estruturas de domínio

Curiosamente, ao comparar nanopontos de tamanhos diferentes, notaram diferenças significativas. O nanoponto menor de 60 nm, feito usando um oxálico ácido A máscara AAO apresentou domínios ferroelétricos e ferromagnéticos únicos, onde as direções de polarização e magnetização são uniformes. No entanto, o nanoponto maior de 190 nm, formado usando uma máscara AAO de ácido malônico, tinha estruturas ferroelétricas e magnéticas de vórtice de múltiplos domínios, indicando forte acoplamento magnetoelétrico.

“Essa estrutura de domínio único de ferroeletricidade e ferromagnetismo seria uma plataforma ideal para investigar o BFCO como um dispositivo de memória de leitura magnética de escrita de campo elétrico, e estruturas de múltiplos domínios oferecem um playground para pesquisas fundamentais”, observa Shigematsu.

Dispositivos de memória magnética não volátil são cruciais para diversas aplicações eletrônicas, pois retêm informações armazenadas mesmo quando a energia é desligada. Com sua composição única de domínios ferromagnéticos e ferroelétricos únicos, os nanopontos BFCO de 60 nm apresentam grande potencial para a criação de dispositivos de memória magnética que requerem energia elétrica mínima para operações de escrita e leitura.

Referência: “Matriz de nanopontos de domínio ferroelétrico e ferromagnético único ou de vórtice de BiFe0.9Co0.1O3 magnetoelétrico” por Keita Ozawa, Yasuhito Nagase, Marin Katsumata, Kei Shigematsu e Masaki Azuma, 9 de abril de 2024, Materiais e interfaces aplicados ACS.
DOI: 10.1021/acsami.4c01232



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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.