Cientistas descobrem estranha nova forma de magnetismo
Pesquisadores da Escola Politécnica Federal de Zurique, mais conhecida como ETH Zurich, fizeram uma descoberta revolucionária no campo da magnetismo. Eles observaram que um material produzido artificialmente exibe propriedades magnéticas devido a um processo nunca antes visto.
O magnetismo mais familiar para muitos de nós é o ferromagnetismo, que é o mesmo fenômeno que faz com que objetos se fixem em ímãs de geladeira. Esse tipo ocorre quando os giros de todos os elétrons em um material se alinham na mesma direção. No entanto, existem outros tipos de magnetismo, como o paramagnetismo. Este último acontece quando os giros dos elétrons estão orientados de maneira aleatória.
Neste estudo inovador, a equipe de cientistas da ETH Zurich encontrou uma forma peculiar e nova de magnetismo. Eles estavam analisando as propriedades magnéticas de materiais moiré, que são materiais experimentais formados pelo empilhamento de camadas bidimensionais de diseleneto de molibdênio e dissulfeto de tungstênio. Esses materiais possuem uma estrutura em forma de grade que pode conter elétrons.
Para investigar o tipo de magnetismo presente nesses materiais moiré, os pesquisadores começaram “injetando” elétrons neles, aplicando uma corrente elétrica e aumentando a voltagem de forma progressiva. Em seguida, para medir o magnetismo, eles usaram um laser para iluminar o material e observaram a intensidade com que essa luz era refletida em diferentes polarizações. Esse método ajuda a identificar se os giros dos elétrons estão alinhados (indicando ferromagnetismo) ou dispersos aleatoriamente (indicando paramagnetismo).
Inicialmente, o material exibiu propriedades paramagnéticas, mas conforme mais elétrons foram adicionados à grade, ocorreu uma transformação surpreendente para o ferromagnetismo. Essa mudança foi particularmente notável quando a grade ultrapassou um limiar de um elétron por sítio, descartando a interação de troca como causa, que é o mecanismo usual por trás do ferromagnetismo.
“Ataç Imamoğlu, autor principal do estudo, destacou esse fato como uma evidência inequívoca de uma forma de magnetismo até então desconhecida e que não pode ser explicada pela interação de troca.
Os pesquisadores propuseram um mecanismo alternativo: quando mais de um elétron ocupa um sítio na grade, eles se combinam formando partículas chamadas “doublons”. Esses doublons se espalham por toda a grade através do túnel quântico. Durante esse processo, os elétrons alinham seus giros para minimizar sua energia cinética, resultando em ferromagnetismo. Esse mecanismo, conhecido como “magnetismo cinético”, havia sido previsto teoricamente há décadas, mas não havia sido observado em materiais sólidos até então.
A equipe está entusiasmada para investigar mais a fundo este fenômeno, especialmente se ele pode ocorrer em temperaturas mais altas. No experimento atual, foi necessário resfriar o material para uma temperatura ligeiramente acima do zero absoluto.
A descoberta abre novas possibilidades para a compreensão e manipulação de materiais magnéticos. O estudo não apenas desafia o entendimento tradicional do magnetismo, mas também pode levar a avanços significativos em tecnologias baseadas em magnetismo, como armazenamento de dados e dispositivos eletrônicos. A capacidade de controlar o magnetismo em níveis quânticos pode revolucionar a forma como interagimos com a tecnologia, abrindo caminho para inovações inimagináveis. O trabalho da equipe da ETH Zurich representa um marco na ciência dos materiais e na física, demonstrando o potencial inexplorado dos materiais moiré e abrindo novas avenidas para pesquisa. [New Atlas]
