Nanomagnetismo: espirais de spins e skyrmions magnéticos

Com o avanço dos sistemas de informação rumo à miniaturização crescente na direção da nanotecnologia, torna-se cada vez mais importante compreender o comportamento do magnetismo nas menores escalas e nos mais diferentes materiais. É com magnetismo, por exemplo, que se faz armazenamento de dados digitais em discos rígidos. E, quanto mais se avança para as menores escalas, maior a possibilidade de aumentar a capacidade desses dispositivos.

Um trabalho importante nesse sentido acaba de ser publicado por um grupo de pesquisadores da Alemanha, Brasil e República Tcheca. Eles investigaram a ordem magnética num sistema formado por uma monocamada de átomos de cobalto sobre a superfície de um monocristal de rutênio (0001), e obtiveram resultados que podem ter relevante aplicação prática.

“Nesse trabalho nós utilizamos a técnica de microscopia de tunelamento, que é uma técnica muito poderosa, em que podemos obter imagens da topografia da superfície com resolução atômica e há possibilidade de fazer imagens com contraste magnético da superfície”, explica Maximiliano Martins, pesquisador do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, em Belo Horizonte, e orientador de doutorado de Rafael Lopes, que também participou do estudo.

“Os resultados mostraram que nesse sistema os spins dos átomos de cobalto se alinham de forma não colinear, ao contrário do que acontece num sistema magnético convencional, onde os spins se alinham de maneira paralela ou antiparalela, numa configuração que a gente chama de colinear”, prossegue Martins.

De acordo com os resultados, o alinhamento não colinear forma uma espiral de spins com periodicidade de aproximadamente 40 nanômetros. “Além disso, observamos que a configuração de spins evolui para skyrmions magnéticos isolados quando é aplicado um campo magnético moderado, de aproximadamente 100 mT”, completa Rafael Lopes.

Os skyrmions magnéticos são estruturas topológicas estáveis do tipo vórtice de spin. Com suas dimensões nanométricas, eles já foram observados em alguns sistemas magnéticos e têm grande potencial para aplicação: como são estruturas de baixa dimensão e muito estáveis, são ótimos candidatos para aplicação em armazenamento de informação em alta densidade.

Os resultados foram publicados em 9 de março na “Nature Communications”.

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Contato: Maximiliano Martins (email mdm@cdtn.br)

Íntegra da matéria publicada no site da Sociedade Brasileira de Física