Estudo descobre nova forma de magnetismo

Um time de pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurich), na Suíça, acaba de realizar uma descoberta inovadora no campo do magnetismo.

O fenômeno mais familiar é o ferromagnetismo, como aquele encontrado nos ímãs de geladeira, onde os spins de todos os elétrons em um material apontam na mesma direção.

No entanto, existem outras manifestações, como o paramagnetismo, uma versão mais fraca em que os spins dos elétrons apontam em direções aleatórias.

No estudo recentemente publicado na revista Nature, os cientistas se aventuraram a explorar materiais de “padrão moiré”.

Esses materiais foram criados empilhando folhas bidimensionais de disseleneto de molibdênio e dissulfeto de tungstênio, apresentando uma estrutura reticular que abriga elétrons.

No material moiré fabricado no ETH, os spins dos elétrons exibem desordem quando há exatamente um elétron por sítio de rede.

Contudo, quando a quantidade de elétrons excede os locais de rede disponíveis e pares de elétrons têm a oportunidade de formar duplicações, os spins se alinham de forma ferromagnética, minimizando assim a energia cinética.

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Experimentos

Para determinar o tipo de magnetismo presente, a equipe conduziu experimentos, aplicando corrente elétrica nos materiais e mensurando a reflexão da luz com diferentes polarizações.

Inicialmente, o material exibiu paramagnetismo, mas, surpreendentemente, tornou-se ferromagnético ao introduzir mais elétrons na rede.

Essa descoberta representou uma evidência notável de um novo tipo de magnetismo que não pode ser explicado pela simples interação de troca.

Magnetismo cinético

Os pesquisadores propuseram um mecanismo distinto: à medida que múltiplos elétrons ocupam os locais da rede, eles se emparelham em “dobrões”, preenchendo toda a rede por meio do tunelamento quântico.

Esse processo leva os elétrons a alinharem seus spins, resultando no surgimento do ferromagnetismo.

Denominado “magnetismo cinético” e previsto teoricamente, esse fenômeno nunca havia sido observado em materiais sólidos.

Atualmente, os cientistas têm planos de aprofundar ainda mais a compreensão desse fenômeno, investigando se ele pode se manifestar em temperaturas mais elevadas, uma vez que os experimentos necessitaram resfriar o material até uma fração acima do zero absoluto.

Utilidades do magnetismo

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Embora a descoberta não faça sentido para muitas pessoas, o magnetismo desempenha um papel crucial em diversas áreas e aplicações.  Assim, encontrar uma nova forma de repuxo pode revolucionar diversas áreas.

Por exemplo, oss geradores elétricos utilizam o princípio do magnetismo para converter energia mecânica em eletricidade. Turbinas eólicas, hidrelétricas e usinas termelétricas são exemplos de sistemas que se beneficiam desse processo.

Além disso, em dispositivos eletrônicos como alto-falantes, microfones e motores, o magnetismo é fundamental. O funcionamento de alto-falantes, por exemplo, é baseado na interação entre campos magnéticos.

Motores elétricos em veículos elétricos e híbridos também dependem do magnetismo para gerar força e movimento.

Em áreas de saúde, equipamentos como ressonância magnética (RM) usam o magnetismo para criar imagens detalhadas do interior do corpo humano.

Enquanto isso, discos rígidos e outros dispositivos de armazenamento também contam com esse fenômeno para gravar e ler dados.

Até mesmo nossos sistemas de navegação, especialmente a bússola, se baseiam no magnetismo para determinar a direção.

Toda a ciência dos materiais se pauta nesse conceito da física, desde processos de reciclagem, onde ímãs são frequentemente utilizados para separar materiais ferrosos de outros resíduos, até estudos para desenvolver outros materiais.

Dessa forma, os especialistas estão entusiasmados com essa nova forma, e mais estudos surgirão para entender como ela funciona, como atua e quais as expectativas para aplicações práticas.

No entanto, por ser uma descoberta recente, vale aguardar os resultados e entender os limites da física para utilizar esse magnetismo com segurança.

Fonte: Olhar Digital

Imagens: Olhar Digital, PxHere