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A 300 km/s rumo a um disco rígido de nióbio

A 300 km/s rumo a um disco rígido de nióbio
O nióbio, já bastante pesquisado no campo dos supercondutores, agora encontra seu espaço no campo da eletrônica. [Imagem: Yulin Chen]

HD de nióbio

Uma equipe do Instituto Max Planck de Físico-Química dos Sólidos, na Alemanha, descobriu que a resistência elétrica de um composto de nióbio e fósforo aumenta enormemente quando o material é exposto a um campo magnético.

Este efeito, chamado magnetorresistência gigante, é responsável pela grande capacidade de armazenamento dos discos rígidos modernos, mas até agora se acreditava que ele ocorria apenas em alguns materiais com uma estrutura muito complexa - e, por decorrência, difíceis de fabricar e caros.

O fosfeto de nióbio (NbP), por sua vez, é um material simples, que pode ser fabricado muito facilmente a um custo muito mais baixo.

Elétrons relativísticos

Os discos rígidos modernos dependem do fenômeno da magnetorresistência gigante para alterar a resistência de um material expondo-o a um campo magnético. Para obter esse efeito, a indústria tem usado vários materiais empilhados uns em cima dos outros, em uma estrutura detalhada, quase uma filigrana.

A surpresa é que o simples fosfeto de nióbio apresenta uma alteração da resistência por um fator de 10.000, o que o torna incrivelmente mais eficiente nessa tarefa.

A resistência do fosfeto nióbio muda tão drasticamente sob um campo magnético porque o material tem portadores de carga super-rápidos, conhecidos como elétrons relativísticos, que se movem em torno de um milésimo da velocidade da luz, ou seja, a 300 quilômetros por segundo - alguns deles chegam a se comportar como se não tivessem massa.

Magnetorresistência

Os portadores de carga - os elétrons - são desviados em sua trajetória ao longo de um material por um fenômeno conhecido como força de Lorentz.

Esta força provoca um aumento do percentual de elétrons que começam a fluir no sentido "errado" conforme o campo magnético aumenta, aumentando assim a resistência elétrica. É por isto que esta propriedade é conhecida como magnetorresistência.

"O efeito que descobrimos no fosfeto de nióbio certamente poderá ser melhorado por meio de um projeto cuidadoso do material. Esta classe de materiais, portanto, tem um enorme potencial para futuras aplicações em tecnologia da informação," resumiu o professor Binghai Yan, coordenador do trabalho.

Bibliografia:

Extremely large magnetoresistance and ultrahigh mobility in the topological Weyl semimetal candidate NbP
Chandra Shekhar, Ajaya K. Nayak, Yan Sun, Marcus Schmidt, Michael Nicklas, Inge Leermakers, Uli Zeitler, Yurii Skourski, Jochen Wosnitza, Zhongkai Liu, Yulin Chen, Walter Schnelle, Horst Borrmann, Yuri Grin, Claudia Felser, Binghai Yan
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys3372




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