Uma equipe internacional de pesquisadores alcançou um avanço significativo na computação de baixo consumo energético. Liderada pela Universidade de Tohoku, em parceria com a Shin-Etsu Chemical e a Escola Politécnica Federal de Lausanne, a equipe amplificou sinais de ondas de spin em mais de 5.000 vezes.
Ondas de spin são ondulações de magnetização em materiais magnéticos. Elas carregam informação com geração de calor muito menor que o movimento de elétrons em chips tradicionais, mas enfraqueciam rapidamente em curvas fechadas, limitando a construção de circuitos práticos.
A nova abordagem inverteu um conceito desenvolvido anteriormente pela equipe. Em vez de discos de cobre sobre película de granada magnética, os pesquisadores usaram uma película de cobre perfurada com matriz hexagonal de orifícios, conectados por finas fendas. Simulações eletromagnéticas tridimensionais mostraram que essa estrutura gera um bandgap magnônico completo, refletindo ondas de spin independentemente da direção.
Este é o primeiro relato de bandgap magnônico completo em cristal magnônico bidimensional baseado em granada magnética. Para guiar as ondas, a equipe criou um caminho em forma de Z, removendo estrategicamente uma linha de orifícios para formar um corredor de alta eficiência. No novo design, as ondas atravessaram todo o trajeto com transmissão 5.000 vezes mais potente que em guias convencionais.
O professor Taichi Goto, do Instituto de Pesquisa em Comunicação Elétrica da Universidade de Tohoku, destacou a superação de um problema histórico. Ele afirmou que curvar uma onda de spin sem perdê-la era um dos maiores desafios do campo. A solução encontrada, com filme metálico padronizado sobre granada magnética, permite guiar ondas em curvas fechadas com perdas mínimas.
A descoberta abre caminho para circuitos integrados de ondas de spin. Esses circuitos poderão reduzir drasticamente o consumo de energia em centros de dados de inteligência artificial. O estudo foi publicado no periódico Physical Review Applied, e a estrutura central do novo guia de ondas já teve pedido de patente depositado.
Leia mais sobre o assunto na phys.org.
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