Eletrônica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/10/2026
Liga de ferro-gálio, um dos materiais que formam os novos componentes não-voláteis.
[Imagem: Marcin Szczepanski/University of Michigan]
Magnetoelétricos e multiferroicos
Já sabemos que os transistores estão perto dos seus limites físicos, e isso tem acelerado a pesquisa por alternativas, que incluem versões magnéticas do transístor e, mais recentemente, componentes multiferroicos e magnetoelétricos.
Uma equipe das universidades de Michigan e Wisconsin, nos EUA, está apostando nas duas coisas, garantindo que sua alternativa ao transístor de silício poderá tornar os computadores de 100 a 1.000 vezes mais rápidos e com maior eficiência energética.
“O transístor é indiscutivelmente o componente mais importante da era moderna, portanto o objetivo não é afirmar que o substituiremos em todos os lugares. Mas os grandes avanços muitas vezes começam questionando uma premissa que se tornou quase invisível,” disse o professor Roozbeh Tabrizian.
A premissa a que o pesquisador se refere é a construção de transistores usando o silício, componentes que funcionam segundo as propriedades elétricas dos semicondutores. A tática agora é usar outros materiais, que façam o mesmo trabalho com base em outras propriedades físicas.
A mudança é radical. O novo transístor, ou “pós-transístor”, que a equipe chama de M3BOLT, tem seu funcionamento baseado em ondas magnéticas e ondas sônicas.
“Quais são os limites fundamentais para a velocidade e eficiência da computação quando não estamos presos às limitações físicas de nenhum componente específico? Estamos explorando o que se torna possível com uma alternativa,” detalhou Tabrizian.
Conceito do dispositivo M3BOLT. Eletrodos (amarelos) envolvem um bloco de PMN-PT (roxo) com uma lâmina de ferro-gálio (FeGa, laranja) sobreposta. Os eletrodos fornecem a corrente que produz os estados binários. Os fios de tungstênio-platina (verdes) conduzem a corrente através do dispositivo, e a saída varia de acordo com o estado binário. Um absorvedor sobre o componente impede que as ondas sejam refletidas de volta para o canal e interfiram no sinal.
[Imagem: Roozbeh Tabrizian/University of Michigan]
Magnônica
O componente é formado por um sistema em camadas de dois materiais. O material inferior é um cristal chamado niobato de chumbo e magnésio-titanato de chumbo, abreviado para PMN-PT com base nos símbolos químicos dos elementos presentes no material. Sobre ele, vai uma película de liga magnética de ferro-gálio.
O PMN-PT é ferroelétrico, ou seja, seus elementos naturalmente carregados se orientam em uma direção específica. Quando colocado dentro de um campo elétrico, a orientação da carga pode se inverter, e depois permanecer fixa mesmo quando o campo elétrico é desligado, o que significa que é um componente não-volátil, que não perde os dados quando a energia é desligada.
O deslocamento dos átomos no PMN-PT durante a inversão de polaridade do campo elétrico faz com que os polos magnéticos na liga de ferro-gálio oscilem em um padrão ondulatório, um padrão que age como uma quasipartícula, chamada mágnon. As ondas magnéticas se propagam pela película de ferro-gálio com muito pouca resistência, resultando em menor perda de energia na forma de calor, em comparação com os materiais convencionais.
As ondas magnéticas podem ser bloqueadas invertendo-se a orientação dos polos magnéticos dentro do gálio-ferro. Nesse caso, os polos deixam de oscilar e as ondas se transformam em ondas sonoras simples. Esses dois estados, com ondas magnéticas ou não-magnéticas, é que servem como estados 0 e 1, em vez dos dois níveis de tensão dos transistores de silício.
Rápido e não-volátil
Como as ondas magnéticas podem se propagar em frequências de terahertz (1012 Hz) nos materiais selecionados, esses componentes abrem caminho para computadores que processem os dados ao menos mil vezes mais rápido do que os processadores atuais, que operam na faixa dos gigahertz (109 Hz) – em termos práticos, pense em um cálculo que leve 42 dias de um computador atual rodando 24 horas por dia, sendo feito em uma hora.
E há outra vantagem: A orientação dos polos magnéticos também é mantida na película de ferro-gálio quando o dispositivo é desligado, permitindo que o mesmo material funcione como memória. Quando os materiais podem lidar simultaneamente com memória e computação, menos dados precisam ser transferidos entre as diferentes partes do computador, o que economiza energia e espaço, um conceito conhecido como computação na memória.
Mas é importante lembrar que o componente está nos primeiros dias de seu desenvolvimento, e que levará algum tempo antes que possamos contar com processadores formados por blocos de M3BOLTs.
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