© Eduardo Cesar

Cabeça de leitura de discos rígidos atuais: manganitas serão mais rápidas

Cresce dia a dia a capacidade de armazenamento de informações nos discos rígidos, que constituem um dos tipos de memória do computador. É o resultado do desenvolvimento de novos materiais, usados nos dispositivos chamados cabeças de leitura, que trazem da memória os textos e imagens. As cabeças de leitura dos discos rígidos fundamentam-se em um princípio físico que poderá soar com pouca simpatia para quem entende muito pouco das entranhas dos computadores: é a chamada magnetorresistência – a variação da resistência elétrica de um material submetido a um campo magnético.

Esse processo de recuperação de informações é usado também em sensores magnéticos que controlam freios e embreagens de automóveis, em detetores de minas terrestres e em aparelhos de marca-passos. Mas, para que possam caber ainda mais informações no mesmo espaço, com base nesse mesmo princípio, um grupo de físicos da Universidade de São Paulo tem chegado a resultados que alimentam a perspectiva de uma família de cerâmicas conhecidas como manganitas substituir outros dispositivos fundamentais do computador, que diminuem a resistência à passagem da eletricidade e assim ampliam a precisão e velocidade de leitura de dados: são as multicamadas magnéticas, adotadas nos computadores a partir das descobertas por um físico da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Mario Norberto Baibich.

Baibich identificou em 1988 o potencial de multicamadas magnéticas ao utilizar 40 minúsculas placas empilhadas de ferro, um material magnético, e de cromo, não-magnético. Ele percebeu então que o material escolhido e a distribuição em paralelo e alternada das camadas, submetidas a um campo magnético, reduziam em até 100% a resistência às correntes elétricas – a redução conseguida até então não chegava a 5%. Esse efeito, considerado fantástico para a época, ficou conhecido como magnetorresistência gigante e fez escola. “A magnetorresistência gigante possibilitou a construção de sensores magnéticos de tamanhos bastante reduzidos, com maior capacidade de leitura e sensibilidade”, afirma Baibich, cujo artigo comunicando esses resultados, publicado em novembro de 1988, ainda é um dos mais citados da Physical Review Letters. “Foi a partir de então que a indústria de informática começou a produzir os discos rígidos que atualmente encontramos em nossos computadores.”

As manganitas podem ir além do que Baibich descobriu. “Há situações em que a variação da resistência elétrica das manganitas à aplicação de um campo magnético é muito maior que as observadas em multicamadas magnéticas, o que permitiria acelerar o processo de leitura e transmissão de informações no mesmo espaço físico”, comenta Renato de Figueiredo Jardim, professor do Instituto de Física. “Teríamos uma leitura mais rápida, com maior sensibilidade e precisão.” Os estudos coordenados por Jardim, que correm em paralelo aos desenvolvidos pelas equipes das universidades de Tóquio, no Japão, e da Califórnia, nos Estados Unidos, revelaram novas propriedades desse material que contribuem para a explicação de como uma cerâmica normalmente isolante se transforma a ponto de conduzir eletricidade tão bem quanto algumas ligas metálicas. Já mostraram, por exemplo, que é de forma contínua e gradual, sem sofrer alterações bruscas, que as manganitas adquirem suas propriedades mais notáveis, deixando de ser um material isolante para se tornar condutor de eletricidade e transformando-se de um material não-magnético para começar a se comportar como um ímã. Conhecer a natureza dessas transformações, que os físicos chamam de transições de fase, é essencial para utilizar esse material.

Formadas majoritariamente por manganês, ao qual se acrescenta o oxigênio, um elemento químico da família dos lantanídeos, em especial o lantânio, e outro do grupo dos alcalinos terrosos, como cálcio ou bário, as manganitas não são boas condutoras de eletricidade a temperatura ambiente. Para que se tornem condutoras, é preciso substituir parcialmente o lantânio por cálcio e submeter o material a temperaturas bastante baixas, da ordem de 120 graus Celsius negativos. “Nessa temperatura”, observa Jardim, “as manganitas perdem suas propriedades de material isolante e se transformam em compostos com características metálicas, bons condutores elétricos”. Submetidas a essa temperatura, elas se tornam também um material ferromagnético, dotado de propriedades magnéticas similares às de um ímã.