Artigo de divulga\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/p>\n Engenharia precisa na fabrica\u00e7\u00e3o de v\u00e1lvulas de spin.<\/strong><\/p>\n A produ\u00e7\u00e3o e caracteriza\u00e7\u00e3o de v\u00e1lvulas de spin \u00e9 o tema de um trabalho de colabora\u00e7\u00e3o entre pesquisadores do Departamento de F\u00edsica da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), \u00a0do Laborat\u00f3rio de F\u00edsica Aplicada do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN) e da\u00a0Pontif\u00edcia Universidade Cat\u00f3lica do Chile, cujos resultados foram recentemente publicados no prestigiado peri\u00f3dico Applied Physics Letters<\/em><\/a> (APL).<\/p>\n V\u00e1lvulas de spin s\u00e3o dispositivos formados por tr\u00eas ou mais camadas de espessura nanom\u00e9trica compondo um sandu\u00edche de materiais magn\u00e9ticos e n\u00e3o magn\u00e9ticos. Sensores constitu\u00eddos por tais estruturas cumprem papel fundamental na leitura das informa\u00e7\u00f5es gravadas nos discos r\u00edgidos, entre outras aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n O funcionamento das v\u00e1lvulas de spin se baseia num efeito chamado \u201cmagnetorresist\u00eancia gigante\u201d, que foi o motivo do Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica de 2007. A magnetorresist\u00eancia gigante nas v\u00e1lvulas de spin consiste numa grande altera\u00e7\u00e3o da resist\u00eancia el\u00e9trica frente \u00e0 a\u00e7\u00e3o de um campo magn\u00e9tico. Essa resist\u00eancia depende da orienta\u00e7\u00e3o relativa entre as magnetiza\u00e7\u00f5es das camadas compostas por material magn\u00e9tico.<\/p>\n A magnetiza\u00e7\u00e3o de um material magn\u00e9tico \u00e9 determinada pela orienta\u00e7\u00e3o dos spins de seus el\u00e9trons. Os el\u00e9trons possuem duas caracter\u00edsticas intr\u00ednsecas: carga el\u00e9trica e momento magn\u00e9tico, esta \u00faltima conhecida como spin. Explorar o grau de liberdade do spin do el\u00e9tron em adi\u00e7\u00e3o \u00e0 sua carga levou ao surgimento de um novo campo de pesquisa, denominado spintr\u00f4nica.<\/em><\/p>\n Ent\u00e3o, na magnetorresist\u00eancia gigante das v\u00e1lvulas de spin, quando as camadas de material magn\u00e9tico t\u00eam a mesma dire\u00e7\u00e3o e sentido de magnetiza\u00e7\u00e3o, o dispositivo diminui sua resist\u00eancia el\u00e9trica e se torna um melhor condutor da eletricidade. J\u00e1 quando as camadas magn\u00e9ticas adquirem sentidos opostos de magnetiza\u00e7\u00e3o, acontece um significativo aumento da resist\u00eancia el\u00e9trica.<\/p>\n Para compreender melhor esse efeito e, mais adiante, os resultados apresentados no artigo da APL, \u00e9 importante lembrar que a magnetiza\u00e7\u00e3o \u00e9 uma grandeza f\u00edsica vetorial e que, portanto, al\u00e9m de possuir uma intensidade (chamada m\u00f3dulo), ela tem uma dire\u00e7\u00e3o (paralela, perpendicular) e um sentido (indicado pela ponta da seta que representa o vetor). Geralmente, multicamadas met\u00e1licas compostas por materiais magn\u00e9ticos separados por uma camada n\u00e3o magn\u00e9tica, como as v\u00e1lvulas de spin, t\u00eam as magnetiza\u00e7\u00f5es das camadas ferromagn\u00e9ticas acopladas, explica Thiago Bueno<\/a>, primeiro autor do artigo da APL e aluno do Doutorado em F\u00edsica da UFMG, orientado pelo professor Roberto Magalh\u00e3es Paniago. Esse acoplamento pode resultar em magnetiza\u00e7\u00f5es paralelas (chamadas \u201ccolineares\u201d) com mesmo sentido ou com sentidos opostos, e tamb\u00e9m em magnetiza\u00e7\u00f5es n\u00e3o colineares, como mostra esta figura:<\/p>\n Entretanto, magnetizar as camadas magn\u00e9ticas da v\u00e1lvula de spin n\u00e3o ocorre de forma homog\u00eanea em todas as dire\u00e7\u00f5es; elas apresentam a chamada anisotropia magn\u00e9tica. \u201cA anisotropia magn\u00e9tica \u00e9 uma importante propriedade magn\u00e9tica, pois estabelece a dire\u00e7\u00e3o f\u00e1cil de magnetiza\u00e7\u00e3o\u201d, destaca Thiago Bueno. \u201cEsta propriedade \u00e9 determinada por uma s\u00e9rie de fatores, dentre eles os tipos de materiais, a espessura das camadas, e os detalhes do m\u00e9todo de fabrica\u00e7\u00e3o de amostras\u201d.<\/p>\n No trabalho que originou o artigo da APL, a equipe de cientistas realizou alguns ajustes no m\u00e9todo de fabrica\u00e7\u00e3o das v\u00e1lvulas de spin, conseguindo interessantes resultados nas propriedades desses dispositivos.<\/p>\n Controlando a dire\u00e7\u00e3o da magnetiza\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n \u201cEste trabalho s\u00f3 foi poss\u00edvel devido \u00e0 \u00f3tima colabora\u00e7\u00e3o entre as partes, da prepara\u00e7\u00e3o de amostras de \u00f3tima qualidade, medidas experimentais precisas, interpreta\u00e7\u00e3o dos dados, at\u00e9 a publica\u00e7\u00e3o dos resultados\u201d, destaca Thiago Bueno.<\/p>\n Inicialmente, no Laborat\u00f3rio de F\u00edsica Aplicada do CDTN, localizado em Belo Horizonte (MG), a equipe fabricou filmes finos compostos por multicamadas com espessura de algumas dezenas de nanometros. Os filmes foram obtidos por meio da t\u00e9cnica conhecida como magnetron sputtering<\/em>, na qual \u00edons de arg\u00f4nio s\u00e3o acelerados contra os alvos que cont\u00eam os materiais a ser depositados, arrancando seus \u00e1tomos. Com o aux\u00edlio dos magnetrons<\/em>, esses \u00e1tomos s\u00e3o depositados sobre um substrato, formando as camadas dos filmes. \u201cPor meio dessa t\u00e9cnica \u00e9 poss\u00edvel obter filmes com composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica, espessura e morfologia estrutural bem determinada\u201d, explica Thiago Bueno.<\/p>\n Neste estudo, os cientistas montaram um esquema de deposi\u00e7\u00e3o obl\u00edqua ao dispor os magnetrons do equipamento fazendo um \u00e2ngulo de 72o\u00a0<\/sup>entre eles e inclinados com rela\u00e7\u00e3o \u00e0 amostra, conforme mostra a imagem \u00e0 direita.Usando esse esquema de deposi\u00e7\u00e3o obl\u00edqua, os cientistas fabricaram v\u00e1lvulas de spin com camadas ferromagn\u00e9ticas de at\u00e9 10nm de espessura, compostas pelas ligas met\u00e1licas permalloy(Py) e FeCo, e separadas por uma camada n\u00e3o magn\u00e9tica de rut\u00eanio (Ru) de espessura entre 1 nm e 3,5 nm. Os dispositivos foram caracterizados no Departamento de F\u00edsica da UFMG usando resson\u00e2ncia ferromagn\u00e9tica (FMR), uma t\u00e9cnica extremamente sens\u00edvel que fornece relevantes informa\u00e7\u00f5es sobre a magnetiza\u00e7\u00e3o dos materiais.<\/p>\n Ap\u00f3s a interpreta\u00e7\u00e3o dos resultados experimentais, da qual participaram pesquisadores da Pontif\u00edcia Universidade Cat\u00f3lica do Chile, os cientistas conclu\u00edram que a deposi\u00e7\u00e3o obl\u00edqua induziu dire\u00e7\u00f5es de magnetiza\u00e7\u00e3o n\u00e3o paralelas (n\u00e3o colineares) nas camadas ferromagn\u00e9ticas das v\u00e1lvulas de spin fabricadas.\u00a0 \u201cO \u00e2ngulo entre os eixos f\u00e1ceis, aproximadamente igual ao \u00e2ngulo entre os magnetrons, fora determinado pela geometria de fabrica\u00e7\u00e3o\u201d, refor\u00e7a o autor Bueno. \u201cUma das principais contribui\u00e7\u00f5es do nosso trabalho \u00e9 a demonstra\u00e7\u00e3o de que \u00e9 poss\u00edvel se fabricar v\u00e1lvulas de spin onde os eixos de f\u00e1cil magnetiza\u00e7\u00e3o das camadas ferromagn\u00e9ticas (Py e FeCo) s\u00e3o n\u00e3o colineares\u201d, resume.<\/p>\n De acordo com o doutorando, que foi o idealizador do projeto, ao iniciar o trabalho os autores j\u00e1 conheciam os efeitos da deposi\u00e7\u00e3o obl\u00edqua em bicamadas ferromagn\u00e9tica\/antiferromagn\u00e9tica. Com este estudo, a equipe deu um passo al\u00e9m e investigou esses efeitos em uma estrutura mais complexa, a v\u00e1lvula de spin.<\/p>\n \u201cAcreditamos que nosso trabalho impulsionar\u00e1 outros pesquisadores a fabricar esses dispositivos buscando novas configura\u00e7\u00f5es magn\u00e9ticas entre as camadas da v\u00e1lvula de spin, al\u00e9m das tradicionalmente usadas\u201d, completa Bueno.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: T. E. P. Bueno, D. E. Parreiras, G. F. M. Gomes, S. Michea, R. L. Rodr\u00edguez-Su\u00e1rez, M. S. Ara\u00fajo Filho, W. A. A. Macedo, K. Krambrock and R. Paniago. Noncollinear ferromagnetic easy axes in Py\/Ru\/FeCo\/IrMn spin […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[324,465,105,503,93,500,501,502],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2506"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2506"}],"version-history":[{"count":20,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2506\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2517,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2506\/revisions\/2517"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2506"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2506"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2506"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"http:\/\/sbpmat.org.br\/site\/wp-content\/uploads\/2014\/08\/valvula-spin.jpg\" "\\"valvula")
<\/a>![\"\"](\"http:\/\/sbpmat.org.br\/site\/wp-content\/uploads\/2014\/08\/deposicao-obliqua.jpg\" "\\"deposicao")
<\/a>