Redefinindo nossa compreensão do magnetismo, um dos fundamentos da física, e abrindo portas para inovações tecnológicas, desde dispositivos de memória de alta capacidade até computadores magnéticos inovadores, pesquisadores confirmaram a existência de uma nova classe de magnetismo, apelidada de “altermagnetismo”, uma mistura de propriedades de diferentes classes de ímãs existentes, presente no que foi chamado de alterímãs.
Desde a antiguidade, o magnetismo tem sido um fenômeno intrigante, manifestando-se de formas que capturam nossa imaginação, desde a simples bússola até os poderosos ímãs de neodímio, – que são os ímãs permanentes mais fortes disponíveis, feitos de uma liga de neodímio, ferro e boro. Tradicionalmente, reconhecíamos apenas uma forma de magnetismo permanente: o ferromagnetismo, exemplificado por ímãs que exercem uma força magnética externa forte, como os ímãs de geladeira ou as agulhas de bússolas. Esses efeitos são resultado do alinhamento dos spins magnéticos dos elétrons em uma única direção.
No entanto, a compreensão do magnetismo começou a se expandir na década de 1930, quando o físico francês Louis Néel descobriu o antiferromagnetismo. Esta forma de magnetismo apresenta uma configuração onde os spins dos elétrons se alternam entre para cima e para baixo, não manifestando campos magnéticos externos fortes, mas revelando propriedades magnéticas internas fascinantes devido a essa alternância de spins.
A curiosidade científica não parou por aí. Em 2019, pesquisadores identificaram um fenômeno desconcertante: uma corrente elétrica anômala em estruturas cristalinas de certos antiferromagnéticos, conhecida como efeito Hall anômalo, que não podia ser explicado pela teoria convencional de spins alternados. Isso sugeriu a possibilidade de uma terceira forma de magnetismo permanente, que mais tarde seria chamada de altermagnetismo. Os alterímãs, teoricamente, assemelham-se aos antiferromagnetos, mas com uma característica distintiva: as camadas de spins parecem idênticas sob qualquer ângulo de rotação, o que poderia explicar o efeito Hall anômalo.
A confirmação dessa nova classe de magnetismo veio através do trabalho de Juraj Krempasky e sua equipe no Instituto Paul Scherrer, na Suíça, que se concentrou em medir a estrutura eletrônica de um cristal de telureto de manganês, previamente considerado antiferromagnético. Ao analisar como a luz refletia no cristal, os cientistas foram capazes de determinar as energias e velocidades dos elétrons dentro do cristal, encontrando dois grupos distintos de elétrons que correspondiam quase exatamente às previsões para um material altermagnético, então demonstrando diretamente a existência dos alterímãs, confirmando que eles se comportam exatamente como previsto pela teoria.
Uma nova forma de magnetismo e suas implicações
O que torna os alterímãs particularmente intrigantes é a sua origem, que parece ser impulsionada pelos átomos de telúrio não-magnéticos na estrutura do cristal. Esses átomos separam as cargas magnéticas do manganês em seus próprios planos, permitindo uma simetria rotacional incomum e propriedades altermagnéticas únicas.
A descoberta dos alterímãs é mais do que uma vitória para a física teórica, e aponta implicações profundas para o desenvolvimento tecnológico. Richard Evans, da Universidade de York, no Reino Unido, e Joseph Barker, da Universidade de Leeds, também no Reino Unido, ressaltam que, ao contrário dos antiferromagnetos e ferromagnetos, os altermagnetos não exibem campos magnéticos externos, o que significa que eles podem ser usados para criar dispositivos magnéticos que não interferem entre si, um avanço significativo na miniaturização e na eficiência de dispositivos de armazenamento e computação.
A capacidade dos altermagnetos de serem empacotados densamente sem sofrer interferência dos campos magnéticos externos promete revolucionar o armazenamento em discos rígidos de computadores, permitindo uma capacidade significativamente maior. Além disso, a perspectiva de computadores spintrônicos, que utilizam o spin magnético em vez da corrente elétrica para realizar operações, traz a promessa de combinar memória e processamento em um único dispositivo, potencialmente transformando o design e a funcionalidade dos computadores futuros.
Portanto, a descoberta dos altermagnetos pode levar a avanços tecnológicos inimagináveis, além de apresentar um tremendo avanço da física!
Fonte: NewScientist | Artigo Completo Nature
