Cientistas descobrem uma nova e estranha forma de magnetismo
Pesquisadores da ETH Zurich realizaram uma descoberta revolucionária no campo do magnetismo. Através de experimentos, eles observaram uma transformação magnética não convencional em uma substância criada sinteticamente.
Enquanto a forma amplamente reconhecida de magnetismo, conhecida como ferromagnetismo, envolve elétrons alinhando seus spins na mesma direção, existem tipos alternativos como o paramagnetismo, onde os spins dos elétrons apontam em direções aleatórias, resultando em um efeito magnético mais fraco.
Em sua recente investigação, os cientistas da ETH exploraram as características magnéticas dos materiais moiré, que são produzidos empilhando camadas bidimensionais de disseleneto de molibdênio e dissulfeto de tungstênio. Esses materiais possuem uma estrutura de treliça capaz de acomodar elétrons.
Para discernir o magnetismo exibido pelos materiais moiré, os pesquisadores introduziram elétrons neles aplicando uma corrente elétrica e aumentando incrementalmente a voltagem. Posteriormente, avaliaram o magnetismo do material direcionando um laser para ele e medindo a intensidade da reflexão para diferentes polarizações. Isso lhes permitiu determinar se os spins dos elétrons se alinhavam uniformemente (indicando ferromagnetismo) ou em direções aleatórias (indicativo de paramagnetismo).
Inicialmente exibindo paramagnetismo, o material passou por uma transformação inesperada para o ferromagnetismo à medida que mais elétrons eram introduzidos na treliça. Notavelmente, essa mudança coincidiu precisamente com a capacidade da treliça ultrapassar um elétron por sítio da treliça, eliminando a interação de troca convencional como a força motriz por trás do ferromagnetismo.
Ataç Imamoğlu, autor principal do estudo, enfatizou: “Isso foi uma evidência convincente de uma forma nova de magnetismo que não pode ser explicada pela interação de troca”.
A equipe propôs um mecanismo alternativo: à medida que múltiplos elétrons entravam nos sítios da treliça, eles se agrupavam em entidades chamadas “doublons”, saturando eventualmente toda a treliça por tunelamento quântico. Durante esse processo, os elétrons minimizavam sua energia cinética alinhando seus spins, resultando no ferromagnetismo. Esse “magnetismo cinético” havia sido teoricamente previsto por décadas, mas não tinha sido observado em materiais sólidos até agora.
Os pesquisadores pretendem conduzir mais investigações sobre esse fenômeno, explorando seu potencial em temperaturas mais elevadas. Vale ressaltar que, para o experimento atual, o material teve que ser resfriado a uma fração acima do zero absoluto.
Essa descoberta não apenas desafia as concepções convencionais de magnetismo, mas também abre novas possibilidades para aplicações práticas em diversos campos, desde a eletrônica até a computação quântica. O entendimento aprimorado desses mecanismos magnéticos pode desencadear avanços significativos na tecnologia, impulsionando a inovação em materiais e dispositivos magnéticos.
Além disso, o estudo destaca a importância de explorar materiais inovadores e técnicas experimentais avançadas para desvendar fenômenos complexos no mundo da física de materiais. Essa abordagem inovadora abre caminho para descobertas futuras que podem revolucionar nossa compreensão do magnetismo e suas aplicações práticas. O compromisso contínuo com a pesquisa fundamental é fundamental para impulsionar o progresso científico e tecnológico, e a ETH Zurich continua na vanguarda dessa busca pelo conhecimento. [New Atlas]
