Estudo descobre nova forma de magnetismo

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Um grupo de pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurich), na Suíça, fez uma descoberta revolucionária no campo do magnetismo.

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A forma mais conhecida deste fenômeno é o chamado ferromagnetismo (aquele presente no ímã de geladeira), que ocorre quando os spins de todos os elétrons de um material apontam para a mesma direção. No entanto, há outros tipos, como o paramagnetismo, uma versão mais fraca que se dá quando os spins dos elétrons apontam em direções aleatórias.

No novo estudo, publicado este mês na revista Nature, os cientistas exploraram materiais de “padrão moiré”, criados empilhando folhas bidimensionais de disseleneto de molibdênio e dissulfeto de tungstênio. Esses materiais têm uma estrutura reticular que contém elétrons.

No material moiré produzido em ETH, os spins dos elétrons são desordenados se houver exatamente um elétron por sítio de rede (à esquerda). Assim que há mais elétrons do que locais de rede (direita) e pares de elétrons possam formar duplicações (vermelho), os spins se alinham ferromagneticamente, pois isso minimiza a energia cinética. Crédito: ETH Zurique

Para identificar o tipo de magnetismo presente, a equipe realizou experimentos, aplicando corrente elétrica nos materiais e medindo a reflexão da luz com diferentes polarizações. Inicialmente, o material mostrou paramagnetismo, mas, ao introduzir mais elétrons na rede, surpreendentemente se tornou ferromagnético.

Essa foi uma evidência impressionante de um novo tipo de magnetismo que não pode ser explicado pela interação de troca.
Ataç Imamoğlu, principal autor do estudo, em comunicado.

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Magnetismo cinético

Os pesquisadores propuseram um mecanismo diferente: à medida que múltiplos elétrons ocupam os locais da rede, se emparelham em “dobrões”, preenchendo toda a rede por tunelamento quântico. Isso leva os elétrons a alinharem seus spins, resultando no ferromagnetismo. Esse fenômeno, chamado “magnetismo cinético”, previsto teoricamente, nunca foi observado em materiais sólidos.

Agora, os cientistas planejam explorar mais a fundo esse fenômeno, investigando se pode ocorrer em temperaturas mais altas, já que os experimentos exigiram resfriar o material até uma fração acima do zero absoluto.