{"id":27881,"date":"2025-07-04T13:11:50","date_gmt":"2025-07-04T16:11:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/?p=27881"},"modified":"2025-07-04T16:27:37","modified_gmt":"2025-07-04T19:27:37","slug":"curvatura-de-nanomagnetos-permite-estabilizar-skyrmions-e-skyrmioniums-magneticos-sem-campo-externo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/curvatura-de-nanomagnetos-permite-estabilizar-skyrmions-e-skyrmioniums-magneticos-sem-campo-externo\/","title":{"rendered":"Curvatura de nanomagnetos permite estabilizar skyrmions e skyrmioniums magn\u00e9ticos sem campo externo"},"content":{"rendered":"\n

Os skyrmions s\u00e3o estruturas magn\u00e9ticas min\u00fasculas e est\u00e1veis que, apesar de seu tamanho nanom\u00e9trico, t\u00eam despertado enorme interesse no desenvolvimento de tecnologias mais eficientes para armazenamento e processamento de dados. Pesquisadores do Centro Brasileiro de Pesquisas F\u00edsicas (CBPF), Universidade Federal Fluminense e colaboradores da Esc\u00f3cia e Alemanha demonstraram que \u00e9 poss\u00edvel estabilizar essas estruturas em nanomagnetos curvados mesmo sem aplica\u00e7\u00e3o de campos externos. A descoberta, que foi capa da revista Nano Letters<\/a>, representa um passo importante para o desenvolvimento de tecnologias baseadas em spintr\u00f4nica, \u00e1rea da f\u00edsica que explora o uso do spin dos el\u00e9trons em dispositivos eletr\u00f4nicos.<\/p>\n\n\n

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A descoberta foi capa da revista Nano Letters.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Mas o que exatamente s\u00e3o essas estruturas? O f\u00edsico Ramon Cardias (CBPF), que participou do estudo, compara o fen\u00f4meno do skyrmion \u00e0s bolhas de ar na \u00e1gua. \u201cQuando voc\u00ea est\u00e1 mergulhando, voc\u00ea solta aquela bolha de ar… a natureza sempre vai procurar o jeito energeticamente mais favor\u00e1vel de fazer as coisas, ent\u00e3o sai uma esfera. Mas dependendo das circunst\u00e2ncias, \u00e0s vezes sai aqueles an\u00e9is. Esses an\u00e9is, apesar de n\u00e3o serem a forma mais f\u00e1cil de se formar, s\u00e3o est\u00e1veis. Esse \u00e9 o tipo de comportamento que os skyrmions t\u00eam nos materiais magn\u00e9ticos.”<\/p>\n\n\n\n

Para alcan\u00e7ar o resultado apresentado no artigo cient\u00edfico, os cientistas produziram nanoc\u00e1psulas magn\u00e9ticas com multicamadas de platina e cobalto depositadas sobre nanoesferas de poliestireno. A curvatura dessas c\u00e1psulas rompe a simetria estrutural, induzindo uma intera\u00e7\u00e3o conhecida como Dzyaloshinskii\u2013Moriya interfacial (DMI), que \u00e9 essencial para a forma\u00e7\u00e3o dos skyrmions. Segundo Danian Dugato, primeiro autor do trabalho e p\u00f3s-doc no CBPF, \u201ca curvatura tem um papel essencial na quebra de simetria de uma multicamada anteriormente sim\u00e9trica\u201d. \u201cEssa \u00e9 uma das principais intera\u00e7\u00f5es que estabilizam esse tipo de textura topol\u00f3gica\u201d, afirma.<\/p>\n\n\n\n

A metodologia experimental usada no estudo tem origem no doutorado de Wesley Jalil, hoje tecnologista do CTI Renato Archer, em Campinas. \u201cA ideia surgiu de trabalhos te\u00f3ricos sugerindo que a curvatura contribuiria positivamente na estabiliza\u00e7\u00e3o dos skyrmions. Utilizamos a litografia coloidal como metodologia para obter essas nanoc\u00e1psulas magn\u00e9ticas com curvatura e espessura nanom\u00e9trica\u201d, explica Jalil.<\/p>\n\n\n\n

As estruturas foram observadas com o aux\u00edlio de microscopia de for\u00e7a magn\u00e9tica e uma t\u00e9cnica sofisticada de holografia eletr\u00f4nica, realizada em colabora\u00e7\u00e3o com laborat\u00f3rios na Alemanha e Esc\u00f3cia. \u201cEssa combina\u00e7\u00e3o entre simula\u00e7\u00f5es micromagn\u00e9ticas e holografia nos permitiu provar que temos de fato essas estruturas do tipo redemoinho (skyrmions e skyrmioniums)\u201d, explica Dugato.<\/p>\n\n\n\n

Fl\u00e1vio Garcia, pesquisador do CBPF, ressalta que o artigo nasceu de um esfor\u00e7o coletivo que uniu expertises distintas. \u201cFoi uma sinergia bacana entre o que o Wesley fazia com v\u00f3rtices magn\u00e9ticos e o know-how do Dugato em skyrmions. Quando o Ramon e o M\u00e1rcio Costa entraram com os c\u00e1lculos te\u00f3ricos, conseguimos brincar com todos os termos de energia envolvidos no problema. Isso nos permitiu mostrar que, com pequenas varia\u00e7\u00f5es de curvatura e espessura, conseguimos estabilizar texturas magn\u00e9ticas variadas em laborat\u00f3rio\u201d, explica Garcia.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m dos skyrmions tradicionais, os pesquisadores observaram tamb\u00e9m os skyrmioniums, estruturas ainda mais promissoras por n\u00e3o apresentarem o chamado efeito Hall de Skyrmions. “Essas estruturas podem ser utilizadas em dispositivos de mem\u00f3ria como a Racetrack Memory<\/em>, na qual bits de informa\u00e7\u00e3o s\u00e3o codificados e movidos por correntes el\u00e9tricas”, comenta Dugato. A aus\u00eancia do efeito Hall de skyrmion impede que os mesmos se desloquem para as bordas e sejam aprisionados ou destru\u00eddos, o que aumenta a estabilidade do sistema.<\/p>\n\n\n\n

Outro destaque da pesquisa \u00e9 o uso de materiais como platina e cobalto, evitando o ir\u00eddio, um elemento raro e caro. E tudo isso funcionando a temperatura ambiente. \u201cOs primeiros skyrmions foram observados em sistemas com ir\u00eddio, a temperaturas muito baixas. Nosso trabalho mostra que \u00e9 poss\u00edvel alcan\u00e7ar essas texturas sem campo magn\u00e9tico externo, com materiais vi\u00e1veis e condi\u00e7\u00f5es mais pr\u00e1ticas\u201d, explica Cardias.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEu acho que um dos grandes m\u00e9ritos do artigo \u00e9 o fato de a gente poder jogar com todos os termos de energia envolvidos nesse problema\u201d, diz Garcia. \u201cEsse sistema curvado dessas nanoc\u00e1psulas acaba sendo um grande playground para a gente brincar com todos esses termos de energia e estabilizar qualquer coisa que a gente queira.\u201d O trabalho foi destaque de capa da Nano Letters, com arte desenvolvida por uma designer gr\u00e1fica em colabora\u00e7\u00e3o com os autores.<\/p>\n\n\n\n

Com base nesse \u201cplayground magn\u00e9tico\u201d, novas arquiteturas para dispositivos ultracompactos e energeticamente eficientes podem come\u00e7ar a ser desenhada, apesar de a ci\u00eancia b\u00e1sica j\u00e1 se configurar sempre uma grande conquista. E talvez, em um futuro n\u00e3o t\u00e3o distante, nossos computadores tragam no \u00e2mago de seus processadores estruturas que, como bolhas embaixo d\u2019\u00e1gua, dan\u00e7am com leveza, sustentadas por uma f\u00edsica profunda e elegante.<\/p>\n\n\n\n

Assista \u00e0 entrevista<\/h2>\n\n\n\n
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