Tecnologia Científica

Primeira observação de nutação em materiais magnéticos
O período de nutação medido foi da ordem de um picossegundo: um milésimo de bilionésimo 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 magnéticos (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 mídias, discos rígidos, onde a informação é codificada graças ao magnetismo, orientando o spin dos elétrons em uma direção ou outra.

Uma equipe internacional de cientistas liderada pelo físico 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 magnéticos , ou seja, as oscilações de seus eixo durante a precessão. O período de nutação medido foi da ordem de um picossegundo: um milésimo de bilionésimo 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 piões a planetas. Nessa pesquisa, os físicos observaram experimentalmente que a nutação do eixo magnético de rotação é 1000 vezes mais rápida que a precessão, uma proporção curiosamente semelhante à da Terra.

Esta nova descoberta sobre as características físicas até então desconhecidas dos spins é fundamental na investigação para tornar as tecnologias digitais cada vez mais rápidas, compactas e energeticamente eficientes. Para manipular esses fenômenos em escalas de tempo de milésimos de bilionésimos de segundo, no entanto, primeiro precisamos conhecer sua dinâmica, incluindo a dinâmica inercial.

“Esta é a primeira evidência direta e experimental dos movimentos inerciais dos spins magnéticos”, explica Stefano Bonetti, que coordena um projeto ERC sobre magnetismo ultrarrápido, “com implicações que afetam, por exemplo, data centers que armazenam quase todas as informações digitais da humanidade em bits com o pólo 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 à 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 científicos europeus na Alemanha (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Universidade de Tecnologia de Chemnitz, Universidade de Duisburg-Essen, Centro Aeroespacial Alemão (DLR), TU Berlin) França (École Polytechnique) e Itália (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 é capaz de gerar a intensa radiação terahertz (ou seja, a faixa de frequência entre microondas e infravermelho) necessária para o experimento. O grupo liderado por Stefano Bonetti foi um dos primeiros a usar este laboratório e ajudou a desenvolver a máquina real.

“Os primeiros experimentos foram desafiadores”, diz o físico Ca 'Foscari, “mas, depois de alguns anos, a máquina já estava operando com um desempenho muito alto. Essas medições foram feitas ao longo de um ano, em três ocasiões 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 científica e ensino do Departamento de Ciências Moleculares e Nanosistemas. A partir deste ano letivo, este departamento está lançando um programa de graduação em Engenharia Física, coordenado por Bonetti, ele mesmo engenheiro físico, “A ciência está sempre evoluindo, e quem sabe o que estaremos explorando daqui a dez anos, mas a ideia do O novo programa de graduação é precisamente para preparar uma nova geração de cientistas que estarão prontos para os desafios do futuro. "

 

.
.

Leia mais a seguir