Tecnologia Científica

Primeira observação de nutação em materiais magnanãticos
O período de nutaa§a£o medido foi da ordem de um picossegundo: um milanãsimo de bilionanãsimo de um segundo. A descoberta foi publicada pela Nature Physics
Por Università Ca 'Foscari Venezia - 29/09/2020


Uma equipe internacional de cientistas conseguiu pela primeira vez observar a 'nutação' de spins em materiais magnanãticos (as oscilações de seus eixos durante a precessão). O período de nutação medido foi da ordem de um picossegundo. A descoberta foi publicada pela Nature Physics Credit: Dunia Maccagni

Grande parte da 'memória' do mundo e todas as nossas atividades digitais são baseadas em ma­dias, discos ra­gidos, onde a informação écodificada graças ao magnetismo, orientando o spin dos elanãtrons em uma direção ou outra.

Uma equipe internacional de cientistas liderada pelo fa­sico italiano Stefano Bonetti, professor da Universidade Ca 'Foscari de Veneza e da Universidade de Estocolmo, conseguiu pela primeira vez observar a' nutação 'desses spins em materiais magnanãticos , ou seja, as oscilações de seus eixo durante a precessão. O período de nutação medido foi da ordem de um picossegundo: um milanãsimo de bilionanãsimo de um segundo. A descoberta foi publicada pela Nature Physics .

O eixo de um giro realiza nutação e precessão, como acontece com qualquer objeto que gira, de piaµes a planetas. Nessa pesquisa, os fa­sicos observaram experimentalmente que a nutação do eixo magnético de rotação é1000 vezes mais rápida que a precessão, uma proporção curiosamente semelhante a  da Terra.

Esta nova descoberta sobre as caracteri­sticas físicas atéentão desconhecidas dos spins éfundamental na investigação para tornar as tecnologias digitais cada vez mais rápidas, compactas e energeticamente eficientes. Para manipular esses fena´menos em escalas de tempo de milanãsimos de bilionanãsimos de segundo, no entanto, primeiro precisamos conhecer sua dina¢mica, incluindo a dina¢mica inercial.

“Esta éa primeira evidência direta e experimental dos movimentos inerciais dos spins magnanãticos”, explica Stefano Bonetti, que coordena um projeto ERC sobre magnetismo ultrarra¡pido, “com implicações que afetam, por exemplo, data centers que armazenam quase todas as informações digitais da humanidade em bits com o pa³lo norte para cima ou para baixo, codificando os 0s e 1s do computador. Quando esses spins são revertidos para gravar informações, a precessão e a nutação também entram em ação. Saber o período de nutação torna-se essencial a  medida que a velocidade de rotação aumenta. Esta primeira observação desses movimentos abre caminho para novas tecnologias para melhorar a eficiência de nossas atividades digitais, que, entre todas as atividades humanas, são os que registram o maior aumento no consumo de energia. "

O experimento O experimento exigiu colaboração com vários laboratórios cienta­ficos europeus na Alemanha (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Universidade de Tecnologia de Chemnitz, Universidade de Duisburg-Essen, Centro Aeroespacial Alema£o (DLR), TU Berlin) Frana§a (a‰cole Polytechnique) e Ita¡lia (Federico II University of Naples e 'Parthenope' University of Naples), com a medição-chave feita no Helmholtz Research Center em Dresden-Rossendorf, na Alemanha. Neste centro, o laboratório TELBE écapaz de gerar a intensa radiação terahertz (ou seja, a faixa de frequência entre microondas e infravermelho) necessa¡ria para o experimento. O grupo liderado por Stefano Bonetti foi um dos primeiros a usar este laboratório e ajudou a desenvolver a ma¡quina real.

“Os primeiros experimentos foram desafiadores”, diz o fa­sico Ca 'Foscari, “mas, depois de alguns anos, a ma¡quina já estava operando com um desempenho muito alto. Essas medições foram feitas ao longo de um ano, em três ocasiaµes diferentes, para verificar a reprodutibilidade deste efeito nunca antes observado. "

As atividades de Stefano Bonetti fazem parte de um contexto mais amplo de investimento da universidade veneziana em pesquisa cienta­fica e ensino do Departamento de Ciências Moleculares e Nanosistemas. A partir deste ano letivo, este departamento estãolana§ando um programa de graduação em Engenharia Fa­sica, coordenado por Bonetti, ele mesmo engenheiro fa­sico, “A ciência estãosempre evoluindo, e quem sabe o que estaremos explorando daqui a dez anos, mas a ideia do O novo programa de graduação éprecisamente para preparar uma nova geração de cientistas que estara£o prontos para os desafios do futuro. "

 

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