Em laboratório, luz dirige o magnetismo sem recorrer ao calor

Um bit num disco rígido é uma porção de magnetização, e inverter esse bit equivale a rodar a agulha de uma bússola minúscula. Agora, uma equipa da Universidade de Illinois demonstrou que impulsos laser conseguem orientar essa magnetização em bilionésimos de segundo, num semicondutor ferromagnético chamado telurieto de crómio e germânio, ou CGT.

Alterar a magnetização de um material significou, habitualmente, aplicar um campo magnético externo, que reorienta os dipolos magnéticos da mesma forma que o campo terrestre faz oscilar uma bússola. Antigo estudante de pós-graduação da Universidade de Illinois, Yinchuan Lv, agora investigador de pós-doutoramento no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC, afirma que estes métodos enfrentam limites práticos na velocidade de comutação. A luz parece a alternativa óbvia, mas o professor Fahad Mahmood observa que muitas técnicas ópticas recorrem ao aquecimento do material ou exigem condições específicas, como a luz polarizada circularmente.

O campo elétrico da luz atua sobretudo sobre os eletrões, através da sua carga elétrica, e não diretamente sobre a magnetização. No CGT, as interações spin-órbita ligam o spin de cada eletrão ao seu movimento orbital, o que dá à luz um caminho até à ordem magnética. O problema é que o CGT é centrossimétrico: os seus átomos estão dispostos de forma simétrica em torno de um ponto central, o que proíbe o acoplamento mais simples entre luz e magnetização. A equipa esperava, por isso, uma resposta fraca.

Os investigadores recorreram à espectroscopia de emissão, um método que bombardeia um material com impulsos laser e depois regista a luz que ele devolve. Com impulsos de infravermelho próximo polarizados linearmente, a amostra de CGT emitiu luz nos terahertz, uma gama de frequências entre as micro-ondas e o infravermelho. Quando a luz incidiu de frente, a emissão desenhou um padrão de quatro pétalas à medida que o ângulo de polarização variava, e duas pétalas quando o feixe incidiu inclinado. O mais surpreendente é que o sinal aumentou com a subida da temperatura da amostra, o contrário do que um sinal magnético faria normalmente. A equipa de Mahmood conclui que a magnetização do CGT é muito provavelmente a origem da emissão.

Por agora, a descoberta destina-se sobretudo aos investigadores. O estudo não apresenta nenhum dispositivo, nenhum calendário nem nenhum custo, e reporta uma medição de laboratório que ainda precisa de ser reproduzida noutras condições. O que oferece é um caminho aberto: uma resposta magnética que não depende do aquecimento, num material em que não se esperava encontrá-la. Para o armazenamento de dados, é a questão a que o setor terá de responder a seguir.