Atualizado 4 de agosto de 2026
Em um salto além da ficção, cientistas da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), Alemanha, criaram o primeiro componente orbitrônico, dispositivo que pode suceder os componentes eletrônicos e também os da emergente spintrônica, com alta velocidade, miniaturização e eficiência energética.
O artigo foi publicado na Revista Science.
O nascimento do primeiro componente orbitrônico desenvolvido pela Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) está no centro do debate sobre o futuro do hardware global.
Se a eletrônica revolucionou o século XX utilizando a carga dos elétrons, e a spintrônica deu os primeiros passos no século XXI ao aproveitar o spin elétrico, a orbitrônica inaugura uma nova era ao controlar a órbita angular dos elétrons na estrutura cristalina dos materiais.
Esse salto garante um processamento vertiginosamente mais rápido, dispositivos minúsculos e uma eficiência energética sem precedentes, o sonho para os futuros supercomputadores e data centers de IA
Gosta de Ciência? Inscreva-se Grátis, Receba o Kit Nature & Space:
1. E-Book: "Astrobiologia e as Origens da Vida no Universo"
2. Acesso à Nature & Space TV
3. Radar Semanal
A seguir veremos como os cientistas e colaboradores da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz desenvolveram o primeiro dispositivo orbitrônico funcional, e os saltos gigantescos que essa tecnologia promete. Em texto, imagens e vídeos.
Vídeo 1: Orbitrônica: A Tomada Que Faltava Para O Computador Quântico
Vídeo 2: Físicos encontram material ideal para desenvolver “orbitrônica”
▶️ Assista Nature & Space TV
Sua TV de Ciência e Tecnologia
LEIA MAIS
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
Nova Era da Orbitrônica: O Fim do Gargalo da Eletrônica de Silício Com os novos dispositivos que utilizam o momento angular orbital como um portador de informação eficiente e versátil
A busca por chips mais rápidos e eficientes atingiu limites físicos severos com os transistores tradicionais de silício.
À medida que a eletrônica encolhe os componentes à escala nanométrica, o calor gerado pela movimentação da carga elétrica dos elétrons torna-se um gargalo destrutivo para a computação moderna.
Para superar essa barreira, a física teórica e aplicada buscou alternativas na física quântica. A primeira evolução foi a spintrônica, que utiliza o momento angular intrínseco (spin) dos elétrons.
Agora, pesquisadores da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), na Alemanha, e colaboradores deram um salto ainda mais ambicioso ao criar o primeiro componente orbitrônico funcional, inaugurando o capítulo que promete suceder tanto a eletrônica clássica quanto a spintrônica.
Eles foram os primeiros a utilizar diretamente correntes orbitais sem a necessidade de conversão da corrente orbital em corrente de spin.
“Conseguimos, assim, realizar a primeira abordagem de dispositivo puramente orbitrônico”, afirmou a Dra. Christin Schmitt, cientista do grupo de pesquisa do Professor Mathias Kläui no Instituto de Física da JGU.
A orbitrônica é uma tecnologia promissora para futuros dispositivos de memória, pois pode viabilizar a criação de mídias de armazenamento em larga escala com consumo de energia extremamente baixo.
Ela se baseia em momentos orbitais, que podem ser descritos, em termos simplificados, como os “vórtices” quânticos de elétrons ao redor dos núcleos atômicos, bem como em correntes orbitais, ou seja, o movimento dessas circulações através de um condutor elétrico.
“Pela primeira vez, conseguimos acoplar diretamente momentos orbitais móveis com momentos orbitais localizados em um ímã. Com isso, alcançamos um marco na orbitrônica e lançamos as bases para um armazenamento de dados significativamente mais eficiente em termos de energia.
Dessa forma, obtemos sinais duas ordens de magnitude mais fortes do que os obtidos em dispositivos espintrônicos convencionais”, disse Schmitt.
Seu trabalho, realizado em colaboração com uma equipe internacional de mais de 20 pesquisadores, incluindo alguns do Forschungszentrum Jülich, foi publicado revista Science .
A seguir veremos o que é a orbitrônica, como funciona, o funcionamento do novo dispositivos e suas enormes possibilidades?
▶️ Assista Nature & Space TV
Sua TV de Ciência e Tecnologia
Vídeo 1: Orbitrônica: A Tomada Que Faltava Para O Computador Quântico
LEIA MAIS
Salto na Computação Fotônica: Última Barreira NanoFotônica Superada | Nature & Space
Emaranhamento Quantico de Fótons Realizado Com Sucesso em Novo Laboratório da UNB | Nature & Space
Ótica Quântica Revelará Planetas Ocultos e Bio-Assinaturas | Nature & Space
Inusitado! Experimento Transforma Luz em “Supersólido”
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
Apoie a Continuidade do Nature & Space Doando Qualquer Valor
Chave PIX: contato@naturespace.com.br
O Que É a Orbitrônica e Como Funciona?
Na física tradicional da computação, a transmissão de dados depende da movimentação de cargas elétricas. Na orbitrônica, a informação é transmitida através de correntes de momento angular orbital dos elétrons ao redor do núcleo atômico.
Você conhece a eletrônica, ouviu falar da spintrônica, mas nem imagina o que seja a orbitrônica?
Essas áreas da ciência e da tecnologia estudam e exploram diferentes propriedades do elétron que permitem o transporte e o armazenamento de informações.
A eletrônica, já consolidada, utiliza, principalmente, a carga elétrica.
A spintrônica, que é uma tecnologia emergente, se baseia no spin do elétron.
E a orbitrônica, que é uma área mais nova, busca usar uma propriedade quântica relacionada à forma como os elétrons circulam ao redor dos núcleos atômicos, o momento angular orbital.
Esse novo mecanismo oferece vantagens operacionais extraordinárias:
Velocidades Terahertz: Os novos componentes operam em frequências extremamente altas, permitindo processadores centenas de vezes mais rápidos que os melhores chips de silício atuais.
Correntes Orbitais Sem Dispersão de Calor: Ao manipular a órbita das partículas em vez de deslocar cargas elétricas puras, o componente reduz a resistência e a dissipação térmica a níveis mínimos.
Eficiência Imbatível: A orbitrônica consegue gerar torque e transferência de dados utilizando materiais abundantes e não magnéticos (como o titânio), dispensando o uso de metais raros e caros exigidos pela spintrônica tradicional.
Óxido de cobalto com uma camada de cobre como sistema modelo e as vantagens das correntes orbitais sobre as correntes de spin
As correntes orbitais oferecem uma vantagem significativa sobre as correntes de spin: os sinais mensuráveis são ordens de magnitude mais fortes.
Se as correntes orbitais forem usadas para escrever ou ler informações em memórias magnéticas, processos de comutação substancialmente mais eficientes tornam-se possíveis.
A longo prazo, a orbitrônica tem o potencial de produzir dispositivos extremamente eficientes em termos de energia.
Até agora, a desvantagem era que as correntes orbitais precisavam ser convertidas em correntes de spin para serem usadas, por exemplo, para escrever ou ler de um dispositivo de memória.
“Pela primeira vez, conseguimos usar correntes orbitais diretamente – encontrando, assim, uma maneira de explorar totalmente o potencial da orbitrônica no futuro”, disse Schmitt.
Como sistema modelo, a equipe usou óxido de cobalto como um antiferromagneto isolante com uma camada de cobre, que reagiu na superfície para formar óxido de cobre. As amostras foram fornecidas pelo grupo de pesquisa do Professor Eiji Saitoh, da Universidade de Tóquio.
Já se sabia que as correntes orbitais se formam na camada de cobre-óxido de cobre e se propagam em direção ao óxido de cobalto.
A equipe conseguiu acoplar os momentos orbitais móveis no cobre – que formam a corrente orbital – aos momentos orbitais localizados no cobalto.
Esse acoplamento é necessário para ler informações magnéticas: dependendo de como os momentos orbitais no cobre e no cobalto estão alinhados entre si, um “0” ou um “1” é representado.
O acoplamento tornou-se possível porque usamos um ímã dominado pelo momento angular orbital, enquanto estudos anteriores sempre se basearam em ímãs dominados pelo spin, disse Schmitt.
Sinais duas ordens de magnitude mais fortes do que na espintrônica
A equipe comparou esse sistema com um sistema de óxido de cobalto/platina, no qual as informações podem ser armazenadas e lidas usando correntes de spin puras.
“Com o sistema orbitrônico, conseguimos aumentar o sinal resultante em duas ordens de magnitude em comparação com o sinal gerado por correntes de spin puras”, resumiu Schmitt os resultados do estudo.
O Dr. Sachin Krishnia, membro sênior da equipe de pesquisa, enfatizou que o efeito não é apenas mais forte, mas também fundamentalmente diferente em termos físicos:
“Além da magnitude do sinal, o que é crucial é que a corrente orbital interage com o óxido de cobalto de uma maneira completamente diferente.
Ela não simplesmente imita uma corrente de spin; em vez disso, parece ativar propriedades ocultas do antiferromagneto. Isso torna o magnetismo orbital um grau de liberdade ativo para dispositivos futuros.
▶️ Assista Nature & Space TV
Sua TV de Ciência e Tecnologia
Vídeo 2: Físicos encontram material ideal para desenvolver “orbitrônica”
LEIA MAIS
Método Criado na USP Monitora Pontos Quânticos em Tempo Real Com Luz Cromática | Nature & Space
Ficção: Físicos “Magos da Luz” Conseguem Mudar Propriedades de Metais Com Luz
IA Com Luz Faz Cálculos Simultâneos Ultra Veloz Gastando 100 Vezes Menos Energia | Nature & Space
Internet Quântica Testará Espaço-Tempo e Mecânica Quântica
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
Impacto da orbitrônica na Inteligência Artificial e Supercomputadores
Schmitt vislumbra um potencial considerável para aplicações futuras:
Materiais antiferromagnéticos com fortes propriedades orbitais constituem, portanto, uma boa plataforma para futuros dispositivos orbitais. Ao possibilitarem tecnologias de memória e computação mais eficientes em termos energéticos, eles podem ajudar a enfrentar desafios relacionados a recursos, consumo de energia e mudanças climáticas.
Assim, a criação deste primeiro dispositivo orbitrônico prático pela JGU abre caminho para a redefinição de toda a arquitetura de hardware do planeta:
Novas Memórias MRAM: A tecnologia permite criar memórias não voláteis (que não perdem dados ao desligar) ultrarrápidas, combinando a velocidade da RAM com a capacidade de armazenamento permanente.
Miniaturização Extrema: Circuitos e memórias de computador poderão atingir escalas atômicas sem sofrer com interferências eletromagnéticas ou superaquecimento.
Sustentabilidade para Data Centers: A redução drástica no consumo de energia elétrica atende diretamente às demandas de infraestruturas de Inteligência Artificial e supercomputação, barateando custos e reduzindo a pegada ambiental.
O chefe da equipe de pesquisa, Mathias Kläui, enfatizou que essa descoberta só foi possível por meio de colaborações de longo prazo:
Há mais de dez anos, trabalhamos com colegas no Japão como parte de projetos financiados pelo Serviço Alemão de Intercâmbio Acadêmico (DAAD) e pela Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (JSPS). Isso permite que os alunos da JGU produzam os materiais de alta qualidade necessários juntamente com os colegas no local.
E o trabalho teórico foi realizado no âmbito de projetos financiados pela Alemanha e pela União Europeia. Essas colaborações internacionais possibilitam novas e empolgantes pesquisas que jamais poderíamos ter realizado sozinhos.
O Próximo Grandes Salto da Computação
O sucesso da equipe da Universidade de Mainz na construção do primeiro componente orbitrônico marca o início de uma transição histórica para a engenharia de hardware.
Deixamos para trás a era em que dependíamos apenas da força bruta da carga elétrica para processar informação.
À medida que a orbitrônica amadurecer do laboratório para as linhas de produção industriais, a humanidade ganhará os meios para erguer uma nova geração de computadores mais limpos, mais frios e infinitamente mais poderosos.
Ficha Técnica da Inovação Tecnológica
Instituição: Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), Alemanha.
Tecnologia: Componente Orbitrônico (Propagação de corrente orbital de elétrons).
Precursoras: Eletrônica baseada em carga e Spintrônica baseada em spin.
Vantagens: Alta velocidade de processamento, miniaturização em escala atômica e consumo de energia quase nulo.
Aplicações: Chips de IA de última geração, memórias ultrarrápidas e supercomputadores.
LEIA TAMBÉM
Luz Surge e Some do Nada no Tempo-Espaço Sem Sinal Propagar
“Sonho da Alquimia”: Físicos Conseguem Mudar Material Rápido Movendo Átomos em 3D | Nature & Space
IA Projeta Material Leve Como Espuma e Mais Forte Que o Aço: Nova Era dos Materiais| Nature & Space
Sirius: O Maior Super Laboratório Multidisciplinar do Brasil
▶️Siga Nature & Space TV no Youtube
Navegue Novos Mundos Todo Dia!
Bibliografia
Curadoria Técnica e Análise Audiovisual: Conteúdo Bibliográfico e Audiovisual Selecionado e Validado por Dr. Sergio Almeida Loiola – CV Lattes/CNPq.
Revista Science
Orbital magnetoresistance in the antiferromagnet CoO driven by dynamic orbital angular momentum
DOI: 10.1126/science.adw1808
Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU)
Revista Physics
Probing orbital currents through inverse orbital Hall and Rashba effects
https://doi.org/10.1038/s42005-026-02534-6
Análise Audiovisual
Vídeo 1 Ciência Profunda: Orbitrônica: A Tomada Que Faltava Para O Computador Quântico
Vídeo 2 Sociedade Brasileira de Física: Físicos encontram material ideal para desenvolver “orbitrônica”
Política de Uso
Compartilhar é Livre. Ajude-nos Citando o Link Deste Artigo!
