Cientistas da Florida State University desenvolveram um novo tipo de material cristalino que exibe um comportamento magnético raro e complexo. Essa descoberta pode abrir caminhos para tecnologias avançadas de armazenamento de dados e dispositivos quânticos no futuro.
Os resultados, publicados no Journal of the American Chemical Society, mostram que a combinação de dois materiais com composição química quase idêntica, mas com estruturas cristalinas muito diferentes, pode gerar uma estrutura totalmente nova. Esse cristal híbrido inesperado apresenta propriedades magnéticas que não aparecem em nenhum dos materiais originais.
Como os spins atômicos criam o magnetismo
O magnetismo começa em escala atômica. Em materiais magnéticos, cada átomo se comporta como um pequeno ímã de barra, devido a uma propriedade chamada spin atômico. O spin pode ser imaginado como uma pequena seta indicando a direção do campo magnético do átomo.
Quando muitos spins atômicos se alinham, apontando para o mesmo lado ou em direções opostas, eles geram as forças magnéticas conhecidas que usamos em tecnologias do dia a dia, como computadores e smartphones. Esse alinhamento ordenado é típico dos ímãs convencionais.
🔥 Melhores Promoções do Dia
--:--:--
*Ofertas podem mudar ao longo do dia.
A equipe da FSU demonstrou que seu novo material se comporta de forma muito diferente. Em vez de se alinharem suavemente, os spins atômicos organizam-se em padrões complexos e repetitivos em forma de redemoinhos. Essas disposições, chamadas texturas de spin, influenciam fortemente a resposta do material aos campos magnéticos.
Gerando redemoinhos magnéticos por frustração estrutural
Para produzir esses efeitos incomuns, os pesquisadores combinaram intencionalmente dois compostos quimicamente similares, porém estruturalmente incompatíveis. Cada composto possui uma simetria cristalina diferente, ou seja, os átomos estão arranjados de maneiras que não se encaixam perfeitamente.
Quando essas estruturas se encontram, nenhuma delas domina completamente. Essa instabilidade na fronteira cria o que os cientistas chamam de “frustração estrutural”, em que o sistema não consegue se estabilizar em um padrão simples.
“Achamos que essa frustração estrutural poderia se traduzir em frustração magnética”, explicou Michael Shatruk, professor do Departamento de Química e Bioquímica da FSU e coautor do estudo. “Se as estruturas estão em competição, talvez isso cause a torção dos spins. Procuramos estruturas quimicamente muito próximas, mas com simetrias diferentes.”
A equipe testou a ideia combinando um composto feito de manganês, cobalto e germânio com outro composto formado por manganês, cobalto e arsênico. Germânio e arsênico são elementos vizinhos na tabela periódica, tornando os compostos quimicamente semelhantes, porém estruturalmente distintos.
Apoie nosso site com R$0,50 via Pix
Escaneie o QR code abaixo e nos ajude:
É rápido, seguro e faz muita diferença ❤️
Depois que a mistura esfriou e cristalizou, os pesquisadores examinaram o resultado e confirmaram a presença dos padrões magnéticos em espiral que buscavam. Essas arranjos ciclóides de spin são conhecidos como texturas de spin semelhantes a skyrmions, que são foco principal das pesquisas atuais em física e química.
Para mapear a estrutura magnética com detalhes, a equipe usou medições de difração de nêutrons em cristal único, coletadas no instrumento TOPAZ da Spallation Neutron Source. Esta instalação do Departamento de Energia dos EUA está localizada no Oak Ridge National Laboratory.
Por que esses padrões magnéticos são importantes
Materiais que apresentam texturas de spin semelhantes a skyrmions têm várias vantagens tecnológicas promissoras. Um uso potencial está em discos rígidos de próxima geração que armazenam muito mais informações no mesmo espaço físico.
Skyrmions podem ser movidos com muito pouca energia, o que pode diminuir consideravelmente o consumo eletrônico. Em sistemas computacionais de grande escala com milhares de processadores, mesmo pequenos ganhos de eficiência resultam em grande economia de eletricidade e refrigeração.
Além disso, a pesquisa pode ajudar a orientar o desenvolvimento de dispositivos quânticos mais estáveis e com menor taxa de falhas, acelerando o avanço da computação quântica e eletrônica verde.
Matéria original: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260112001039.htm