Nova forma de magnetismo impulsiona supercondutividade

Pesquisadores da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, fizeram uma descoberta inovadora: a confirmação de uma terceira forma de magnetismo, chamada altermagnetismo. Publicado na revista Naturezaessa novidade poderá transformar a criação de dispositivos de memória magnética e impulsionar avanços na busca pela supercondutividade.

O que é magnetismo?

Até então, conhecíamos dois tipos de magnetismo:

• Ferromagnetismoem que os momentos magnéticos (como pequenas bússolas nos átomos) apontam na mesma direção, permitindo fácil leitura e escrita das informações. Mas há um problema: os dados armazenados podem ser facilmente apagados com um ímã.
• Antiferromagnetismoem que momentos magnéticos vizinhos apontam em direções opostas, como cores alternadas em um tabuleiro de xadrez. Esses materiais são mais estáveis ​​e rápidos no transporte de informações, mas difíceis de manipular.

Com o altermagnetismo, você tem o melhor dos dois mundos. Neste novo tipo, os momentos magnéticos também apontam em direções opostas, mas com uma ligeira torção na estrutura que lembra propriedades dos ferromagnetos.

Como funciona o altermagnetismo?

Em materiais altermagnéticos, uma propriedade única chamada “quebra de simetria de reversão de tempo” permite comportamentos especiais. Em termos simples, esta propriedade muda a simetria quando a direção do tempo é invertida.

Imagine partículas de gás em movimento: quando você volta no tempo, o comportamento parece o mesmo. Mas no caso de elétrons com spin quântico, a reversão do tempo muda a direção do spin, quebrando a simetria.

Segundo Oliver Amin, líder da equipe, ele explicou ao site Ciência Vivaesta quebra de simetria abre caminho para fenômenos elétricos sem precedentes. “O benefício dos ferromagnetos é que temos uma maneira fácil de ler e escrever na memória usando esses domínios superiores ou inferiores”, disse o coautor do estudo, Alfred Dal Din, um estudante de doutorado. “Mas como esses materiais possuem magnetismo líquido, essa informação também é fácil de perder ao passar um ímã sobre eles.”

Os cientistas analisaram o material telureto de manganês, inicialmente classificado como antiferromagnético. Usando uma técnica avançada chamada microscopia eletrônica de fotoemissão, eles investigaram sua estrutura magnética. Os raios X polarizados revelaram como os momentos magnéticos são organizados no material, permitindo o mapeamento de regiões magnéticas – um feito sem precedentes.

Com base nessa análise, a equipe conseguiu criar dispositivos experimentais utilizando ciclos térmicos para manipular estruturas magnéticas internas. Eles formaram padrões magnéticos complexos, chamados de vórtices, que são promissores para uso em spintrônica, a tecnologia que utiliza o spin dos elétrons para armazenar e transportar dados.

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“Elo perdido” entre magnetismo e supercondutividade

Altermagnets podem permitir dispositivos de memória magnética mais rápidos, resilientes e fáceis de usar. Além disso, eles preenchem uma lacuna na compreensão entre magnetismo e supercondutividade. “Este material pode ser o elo que faltava neste quebra-cabeça”, disse Dal Din.

Esta descoberta marca um passo decisivo em direcção a tecnologias futuras mais eficientes e seguras, com aplicações que vão desde a electrónica a sistemas de transporte de dados e novos materiais supercondutores.