Os cientistas usaram impressão 3D e microscopia de última geração para fornecer um novo vislumbre do que acontece quando se leva a­ma£s a trêsDimensões em nanoescala - 1000 vezes menores do que um fio de cabelo humano.

A equipe internacional liderada pelo Laborata³rio Cavendish da Universidade de Cambridge usou uma técnica de impressão 3D avana§ada que desenvolveram para criar dupla hanãlice magnanãtica - como a dupla hanãlice do DNA - que se torce, combinando curvatura, quiralidade e fortes interações de campo magnético entre as hanãlices. Ao fazer isso, os cientistas descobriram que essas duplas hanãlices magnanãticas produzem texturas topola³gicas em nanoescala no campo magnanãtico, algo que nunca havia sido visto antes, abrindo a porta para a próxima geração de dispositivos magnanãticos. Os resultados são publicados na Nature Nanotechnology .

Dispositivos magnanãticos impactam muitas partes diferentes de nossas sociedades, a­ma£s são usados ​​para a geração de energia, para armazenamento de dados e computação. Mas os dispositivos de computação magnanãtica estãose aproximando rapidamente de seu limite de encolhimento em sistemas bidimensionais. Para a próxima geração de computação, háum interesse crescente em mudar para trêsDimensões , onde não apenas densidades mais altas podem ser alcana§adas com arquiteturas de nanofios 3D, mas as geometrias tridimensionais podem alterar as propriedades magnanãticas e oferecer novas funcionalidades.

"Tem havido muito trabalho em torno de uma tecnologia ainda não estabelecida chamada memória racetrack, proposta inicialmente por Stuart Parkin. A ideia éarmazenar dados digitais nas paredes do doma­nio magnético dos nanofios para produzir dispositivos de armazenamento de informação com alta confiabilidade , desempenho e capacidade ", disse Claire Donnelly, a primeira autora do estudo do Laborata³rio Cavendish de Cambridge, que recentemente se mudou para o Instituto Max Planck de Fa­sica Quí­mica de Sa³lidos.

“Mas atéagora, essa ideia sempre foi muito difa­cil de realizar, porque precisamos ser capazes de fazer sistemas magnanãticos tridimensionais e também precisamos entender o efeito de ir para trêsDimensões na magnetização e no campo magnanãtico. "

"Então, nos últimos anos, nossa pesquisa se concentrou no desenvolvimento de novos manãtodos para visualizar estruturas magnanãticas tridimensionais - pense em uma tomografia computadorizada em um hospital, mas para a­ma£s. Tambanãm desenvolvemos uma técnica de impressão 3D para materiais magnanãticos ."

As medições 3D foram realizadas na linha de luz PolLux da Swiss Light Source no Paul Scherrer Institute, atualmente a única linha de luz capaz de oferecer laminografia de raios-X suave. Usando essas técnicas avana§adas de imagem de raios-X, os pesquisadores observaram que a estrutura do DNA 3D leva a uma textura diferente na magnetização em comparação com o que évisto em 2D. Pares de paredes entre doma­nios magnanãticos (regiaµes onde a magnetização aponta na mesma direção) em hanãlices vizinhas são altamente acoplados - e como resultado, deformam-se. Essas paredes se atraem e, por causa da estrutura 3D, giram, "travando" no lugar e formando ligações fortes e regulares, semelhantes aos pares de bases do DNA.

"Nãoapenas descobrimos que a estrutura 3D leva a nanotexturas topola³gicas interessantes na magnetização, onde estamos relativamente acostumados a ver tais texturas, mas também no campo de dispersão magnanãtica, que revelou novas configurações de campo em nanoescala interessantes!" disse Donnelly.

"Esta nova capacidade de padronizar o campo magnético nesta escala de comprimento nos permite definir quais forças sera£o aplicadas aos materiais magnanãticos e entender atéonde podemos ir com a padronização desses campos magnanãticos. Se pudermos controlar essas forças magnanãticas em nanoescala, chegamos mais perto de alcana§ar o mesmo grau de controle que temos em duasDimensões . "

"O resultado éfascinante - as texturas na dupla hanãlice semelhante ao DNA formam fortes ligações entre as hanãlices, deformando sua forma como resultado", explicou o autor principal Amalio Fernandez-Pacheco, ex-pesquisador Cavendish, agora trabalhando no Instituto de Nanociaªncia & Materiais de Araga£o. "Mas o que émais emocionante éque em torno dessas ligações formam-se redemoinhos no campo magnético - texturas topola³gicas!"

Tendo passado de duas para trêsDimensões em termos de magnetização, agora Donnelly e seus colaboradores do Instituto Paul Scherrer e das Universidades de Glasgow, Zaragoza, Oviedo e Viena explorara£o todo o potencial de passar de duas a trêsDimensões em termos de o campo magnanãtico.

"As perspectivas deste trabalho são maºltiplas: essas texturas fortemente unidas nas hanãlices magnanãticas prometem um movimento altamente robusto e podem ser um potencial portador de informações", disse Fernandez-Pacheco. "Ainda mais emocionante éeste novo potencial para padronizar o campo magnético em nanoescala, isso pode oferecer novas possibilidades para captura departículas, técnicas de imagem, bem como materiais inteligentes."