Pesquisadores japoneses desenvolveram um material de memória magnética que pode ser escrito e apagado com um único pulso de laser ultracurto, dispensando o uso de corrente elétrica. A técnica promete acelerar em cerca de mil vezes a velocidade de comutação dos dispositivos atuais e cortar o gasto energético associado ao armazenamento de dados em servidores, aplicações de inteligência artificial e equipamentos de borda.
Pulso único de laser inverte bits magnéticos
O processo, chamado comutação totalmente óptica, permite alternar a orientação dos domínios magnéticos usando apenas luz. Esse método já havia sido observado em alguns ferrimagnéticos, mas a leitura instável desses materiais limitava seu uso prático. A nova abordagem supera essa barreira ao combinar camadas alternadas de cobalto, gadolínio e da liga CoFeB (cobalto-ferro-boro), conhecida pela elevada polarização de spin e desempenho de leitura confiável.
Durante os testes, um pulso de femtossegundos foi suficiente para gravar ou apagar informações de forma reprodutível. Como a inversão óptica evita a resistência elétrica dos circuitos tradicionais, o calor gerado é mínimo, reduzindo perdas de energia e aumentando a vida útil dos componentes.
Estrutura em sanduíche garante estabilidade
O grupo liderado pelo professor Seiji Sakai, dos Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia Quânticas, ajustou a espessura de cada camada metálica na escala atômica. Essa precisão cria um ferrimagneto artificial cujos momentos magnéticos se cancelam parcialmente, facilitando a reversão rápida quando expostos à luz. A liga CoFeB sozinha não apresenta esse comportamento, mas, inserida na pilha com cobalto e gadolínio, passa a responder ao pulso óptico sem perder a robustez necessária para a leitura digital.
A equipe demonstrou ciclos repetidos de escrita e reescrita sem degradação mensurável, requisito fundamental para memórias não voláteis. O resultado indica compatibilidade com a tecnologia de junção túnel magnética já usada em discos rígidos e em unidades MRAM, favorecendo uma eventual transição industrial.
Impacto para centros de dados e hardware de IA
Memórias magnéticas retêm dados mesmo sem alimentação elétrica, recurso valioso para economizar energia em operações permanentes. Porém, quando acionadas por corrente, sofrem limitações de velocidade e aquecimento. Substituir fios por feixes de luz elimina esses gargalos: além de proporcionar tempos de resposta na escala de picosegundos, reduz a dissipação térmica, permitindo maior densidade de componentes nos racks dos data centers.
Imagem: Tecnologia Inovação Notícias
A computação de inteligência artificial, que requer acesso rápido e constante a grandes blocos de informação, seria uma das maiores beneficiadas. Plataformas em edge computing, veículos autónomos e dispositivos móveis também podem ganhar autonomia por meio do menor consumo.
Próximos passos de desenvolvimento
Segundo Sakai, a compatibilidade com estruturas já dominadas pela indústria facilita a integração em linhas de produção existentes. Os pesquisadores agora focam em ampliar o tamanho dos protótipos, otimizar a repetibilidade em larga escala e testar a resistência a ciclos prolongados. Trabalhos paralelos buscam adaptar o mecanismo para comprimentos de onda mais comuns em lasers de baixa potência, o que reduzirá custos de fabricação.
Se os ensaios avançarem como previsto, a nova classe de memórias poderá servir de base para transistores ópticos e circuitos híbridos opto-eletrônicos, combinando a velocidade da luz com a confiabilidade do magnetismo.
O estudo reforça a tendência de aproximar fotônica e spintrônica para responder à crescente demanda por processamento rápido e sustentável, marco considerado essencial na próxima geração de sistemas de informação.
