Novo material multiferroico pode aumentar a eficiência energética de computadores e centros de dados
Pesquisadores da Universidade Rice criaram um material multiferroico que amplia a interação entre magnetismo e eletricidade em até 100 vezes em temperatura ambiente. A inovação resultou da integração de titanato de bário à ferrita de bismuto com deformação estrutural em filme fino. O novo composto apresenta magnetização dez vezes superior às versões anteriores
Pesquisadores da Universidade Rice desenvolveram um material multiferroico que amplia em até 100 vezes a interação entre magnetismo e eletricidade. A inovação opera em temperatura ambiente e apresenta uma magnetização dez vezes superior às versões anteriores, o que pode viabilizar a criação de computadores com maior eficiência energética.
O desenvolvimento baseou-se na modificação da ferrita de bismuto, substância já conhecida por suas propriedades elétricas e magnéticas, porém limitada por um magnetismo fraco. Para superar essa barreira, a equipe integrou o titanato de bário — um material não magnético — à ferrita de bismuto e aplicou uma deformação estrutural durante o crescimento do material em formato de filme fino. Esse processo de engenharia em escala atômica, que utiliza tensões específicas, gerou interações internas que resultaram em um comportamento magnético inesperado e intensificado.
A característica multiferroica permite que propriedades ferroelétricas e magnéticas coexistam na mesma estrutura, possibilitando que um campo elétrico controle o magnetismo ou que o magnetismo influencie o comportamento elétrico, fenômeno denominado magnetoeletricidade. Essa conexão permite a manipulação de informações sem a necessidade de grandes correntes elétricas, utilizando o spin eletrônico em vez do fluxo tradicional de elétrons nos circuitos de silício.
A demanda por essa tecnologia surge do limite energético da computação atual, especialmente com a expansão de centros de dados, armazenamento em nuvem e inteligência artificial. Estimativas indicam que, em menos de dez anos, o setor de computação poderá consumir entre 25% e 30% de toda a eletricidade gerada globalmente.
A aplicação desse novo material pode resultar em memórias não voláteis de baixo consumo, sistemas de computação híbrida que unem lógica e armazenamento, além de dispositivos menores que gerem menos calor. A tecnologia também possui potencial para ampliar a autonomia energética de aparelhos de internet das coisas, alinhando a expansão digital aos limites de consumo energético. Esse campo de materiais avançados com funcionalidades híbridas é atualmente explorado por laboratórios nos Estados Unidos, Europa e Ásia, com foco em computação neuromórfica e memórias magnéticas de baixa energia.