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O novo material multiferroico baseado em ferrita de bismuto combina alteração química e deformação estrutural para operar em temperatura ambiente, com magnetização 10 vezes maior e acoplamento magnetoelétrico até 100 vezes superior ao de versões anteriores.
Pesquisadores da Universidade Rice desenvolveram um material multiferroico capaz de melhorar em até 100 vezes a interação entre eletricidade e magnetismo, avanço que pode contribuir para computadores mais eficientes no consumo de energia. A nova versão do material opera em temperatura ambiente e também alcança magnetização 10 vezes maior.
O avanço tem como base uma modificação da ferrita de bismuto, material já estudado por suas propriedades elétricas e magnéticas. A equipe combinou a adição de titanato de bário com uma deformação estrutural provocada durante o crescimento do material em forma de filme fino.
Material multiferroico combina eletricidade e magnetismo
O material multiferroico reúne propriedades ferroelétricas e magnéticas em uma mesma estrutura. Isso permite que um campo elétrico controle o magnetismo, ou que o magnetismo interfira no comportamento elétrico, fenômeno conhecido como magnetoeletricidade.
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Na prática, essa conexão pode abrir caminho para memórias e processadores que manipulam informações sem depender de grandes correntes elétricas. A busca por esse tipo de solução ganhou importância diante do crescimento do consumo energético ligado à computação.
A informática atual funciona principalmente pelo movimento de elétrons em circuitos de silício. Esse modelo foi eficaz por décadas, mas começa a enfrentar limites em consumo de energia, especialmente com inteligência artificial, centros de dados e armazenamento em nuvem.
Computação pode consumir até 30% da eletricidade global
A estimativa citada no material aponta que, em menos de uma década, a computação pode chegar a consumir entre 25% e 30% de toda a eletricidade gerada no mundo. Esse cenário amplia a pressão por tecnologias capazes de processar e armazenar dados com menor gasto energético.
Os materiais multiferroicos entram nesse contexto por aproveitarem o spin eletrônico, propriedade ligada ao magnetismo. Com isso, tornam possível desenvolver dispositivos eletrônicos que não dependam apenas do fluxo tradicional de elétrons para funcionar.
O obstáculo histórico estava na falta de um material que fosse fortemente magnético e ferroelétrico ao mesmo tempo, além de funcionar em temperatura ambiente. A ferrita de bismuto era uma das candidatas mais promissoras, mas apresentava magnetismo considerado fraco.
Titanato de bário muda comportamento do material
A inovação ocorreu com a adição de titanato de bário, um material não magnético, à ferrita de bismuto. O resultado foi um comportamento mais magnético, efeito considerado inesperado dentro da lógica convencional de combinação de propriedades.
A deformação estrutural em filmes finos também teve papel central no resultado. O processo de crescimento controlado com tensões específicas permitiu criar interações internas capazes de gerar um comportamento novo no material multiferroico.
Esse tipo de engenharia em escala atômica está ligado a uma área de materiais avançados que busca funcionalidades híbridas. Laboratórios nos Estados Unidos, na Europa e na Ásia exploram caminhos semelhantes, enquanto memórias magnéticas de baixa energia e computação neuromórfica tentam aproveitar princípios parecidos.
Aplicações miram chips, memórias e dispositivos menores
O material multiferroico pode ser aplicado em novas gerações de memórias não voláteis de baixo consumo. Também pode contribuir para sistemas de computação híbrida, combinando lógica e armazenamento em estruturas mais eficientes.
Outra possibilidade envolve eletrônicos menores, mais eficientes e com menor geração de calor. Esse ponto é relevante em ambientes nos quais espaço e dissipação térmica são fatores críticos para o funcionamento dos dispositivos.
A tecnologia também pode alcançar dispositivos de internet das coisas com autonomia energética ampliada. Em médio prazo, o material multiferroico pode ajudar a tornar o crescimento digital mais compatível com os limites energéticos enfrentados pela computação.
Clique aqui para acessar o estudo.
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