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Ímã para armazenamento em disco rígido

Os cientistas descobriram o primeiro ímã de molécula única que pode ser usado para aumentar massivamente à capacidade de armazenamento de discos rígidos sem aumentar seu tamanho físico.

No mundo digital atual, uma das necessidades tecnológicas mais prementes é encontrar maneiras mais eficientes de armazenar e processar informações digitais. Uma recente descoberta revolucionária do primeiro ímã de molécula única de alta temperatura do mundo (SMM) abre as portas para futuros desenvolvimentos interessantes no aumento maciço da capacidade de armazenamento em discos rígidos sem aumentar seu tamanho físico.

moléculas de ímãs em disco rígido
moléculas de ímãs em disco rígido

Antes da publicação do estudo Magnetic Hysteresis, em um ímã de molécula de metaloceno de disprósio liderado pelo professor de química Richard Layfield na Universidade de Sussex na Inglaterra, só era possível sintetizar ímãs de moléculas únicas com temperaturas de bloqueio que eram alcançado por resfriamento com hélio líquido caro e escasso considerável. A equipe da Universidade de Sussex, em colaboração com a Universidade Sun-Yat Sen na China e a Universidade de Jyväskylä na Finlândia, relatou um novo ímã de molécula única (SMM) que é um tipo de material que retém informações magnéticas até um bloqueio característico de temperatura.

No artigo, publicado na revista Science, os cientistas explicam como projetaram e sintetizaram com sucesso o primeiro SMM com uma temperatura de bloqueio acima de 77 K, o ponto de ebulição do nitrogênio líquido, que é barato e prontamente disponível. “Ímãs de moléculas únicas ficaram firmemente presos no regime de temperatura de hélio líquido (-196 ° C) por mais de um quarto de século. Tendo anteriormente proposto um modelo para a estrutura molecular de uma SMM de alta temperatura, nós agora refinamos nossa estratégia de design a um nível que permita acesso ao primeiro desses materiais”, disse o professor Richard Layfield.

SMMs são moléculas com a característica de lembrar a direção de um campo magnético que foi aplicado a elas por períodos de tempo relativamente longos, uma vez que o campo magnético é desligado. Isso possibilita escrever informações em moléculas. “Nosso novo resultado é um marco que supera um grande obstáculo ao desenvolvimento de novos materiais de armazenamento de informações moleculares e estamos entusiasmados com as perspectivas de avançar ainda mais no campo”, disse o professor Layfield.

Primeiro ímã de molécula única de alta temperatura

De acordo com o Abstract, os ímãs de molécula única (SMMs) contendo apenas um centro de metal podem representar o limite de tamanho inferior para materiais de armazenamento de informações magnéticas baseados em moléculas. Atualmente, todos os SMMs necessitam de resfriamento com hélio líquido para mostrar os efeitos da memória magnética.

Os cientistas relatam uma estratégia química para acessar o cátion metaloceno disprósio que exibe histerese magnética acima das temperaturas de nitrogênio líquido. Segundo o Abstract, a temperatura de bloqueio magnético da TB = 80 K para este cátion supera uma barreira essencial para o desenvolvimento de dispositivos nanomagnéticos que funcionam em temperaturas práticas.

Confira o vídeo para compreender o magnetismo molecular:

Novos insights dos cálculos

O novo composto de metaloceno disprósio é o culminar de vários anos de pesquisa científica. De acordo com os cientistas, o projeto exigiu o desenvolvimento de novas abordagens na química de lantanídeos organometálicos, bem como insights profundos da relação entre a estrutura eletrônica microscópica e as propriedades magnéticas dos sistemas estudados

“Os métodos computacionais baseados na mecânica quântica e na teoria da relatividade desempenham um papel importante na caracterização e no design de novos magnetos de moléculas únicas. Os grandes recursos computacionais disponíveis hoje permitiram, por exemplo, esclarecer a interação entre as vibrações do cristal e a eletrônica. estrutura de moléculas estudadas no presente trabalho “, explica o pesquisador de pós-doutorado Akseli Mansikkamäki, do departamento de química da Universidade de Jyväskylä.

Aplicações tecnológicas para o ímã de molécula única (SMM)

Os ímãs de molécula única têm o potencial para aplicações importantes, como mídia de armazenamento digital de alta densidade, bem como partes de microprocessadores em computadores quânticos. Os desenvolvimentos de aplicações práticas até agora encontraram desafios, já que os ímãs de molécula única estão operacionais apenas em temperaturas extremamente baixas.

De acordo com a pesquisa, suas propriedades de memória intrínseca freqüentemente desaparecem se forem aquecidas mais de alguns graus acima do zero absoluto (-273 ° C). No entanto, o primeiro SMM pode mudar isso, possibilitando avanços na computação quântica.

Computação quântica é a computação que usa fenômenos da mecânica quântica, como superposição, emaranhamento e interferência.

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Caroline Ramos