Cientistas descobrem nova forma de magnetismo que pode solucionar grande dilema

Pesquisadores descobriram a primeira evidência conclusiva de uma terceira e elusiva classe de magnetismo, chamada altermagnetismo.

Os resultados, publicados em 11 de dezembro na revista Nature, podem revolucionar o design de novos dispositivos de memória magnética de alta velocidade e fornecer a peça faltante no desenvolvimento de materiais supercondutores mais eficientes.

"Até agora, tínhamos duas classes bem estabelecidas de magnetismo", explicou Oliver Amin, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Nottingham, no Reino Unido, em entrevista ao Live Science.

"O ferromagnetismo, onde os momentos magnéticos — que podem ser imaginados como pequenas setas de bússola na escala atômica — apontam na mesma direção. E o antiferromagnetismo, onde os momentos magnéticos vizinhos apontam em direções opostas, semelhante a um tabuleiro de xadrez com alternância de peças brancas e pretas."

Tecnologia

Em um aparelho magetizado, os spins eletrônicos em uma corrente elétrica devem apontar em uma de duas direções possíveis, e podem alinhar-se ou opor-se aos campos magnéticos para armazenar ou transportar informações. Materiais altermagnéticos, inicialmente teorizados em 2022, possuem uma estrutura intermediária.

Cada momento magnético individual aponta na direção oposta ao do vizinho, como nos materiais antiferromagnéticos. No entanto, cada unidade apresenta uma ligeira torção em relação ao átomo magnético adjacente, resultando em algumas propriedades semelhantes às do ferromagnetismo.

Os altermagnetos, portanto, combinam as melhores características dos materiais ferromagnéticos e antiferromagnéticos.

"O benefício dos ferromagnetos é que podemos ler e gravar memória facilmente usando esses domínios de direção 'para cima' ou 'para baixo'," explicou Alfred Dal Din, coautor do estudo e doutorando também na Universidade de Nottingham.

Mas, como esses materiais possuem magnetismo líquido, essa informação é mais fácil de apagar, por exemplo, ao passar um ímã sobre ela."

Por outro lado, materiais antiferromagnéticos são mais difíceis de manipular para armazenamento de informações. Contudo, como possuem magnetismo nulo, a informação nesses materiais é mais segura e transmitida de maneira mais rápida.

A equipe, liderada por Peter Wadley, professor de física da Universidade de Nottingham, utilizou uma técnica chamada microscopia eletrônica de fotoemissão para mapear a estrutura e as propriedades magnéticas do telureto de manganês, anteriormente considerado antiferromagnético.

Implicações

Com essa prova de conceito, a equipe fabricou dispositivos altermagnéticos manipulando as estruturas magnéticas internas por meio de um ciclo térmico controlado.

"Conseguimos formar essas texturas exóticas de vórtices em dispositivos hexagonais e triangulares," disse Amin. "Esses vórtices estão ganhando atenção na spintrônica como potenciais portadores de informação, então isso foi um ótimo exemplo inicial de como criar um dispositivo prático".

Os autores do estudo afirmaram que a capacidade de visualizar e controlar essa nova forma de magnetismo pode revolucionar o design de dispositivos de memória da próxima geração, com maior velocidade operacional, resiliência aprimorada e facilidade de uso.

"O altermagnetismo também ajudará no desenvolvimento da supercondutividade," destacou Dal Din. "Por muito tempo, houve uma lacuna nas simetrias entre essas duas áreas, e essa classe de material magnético, até agora elusiva, revela-se o elo perdido nesse quebra-cabeça".