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Piezomagnetismo: material muda propriedades magnéticas quando esticado

Piezomagnetismo: material muda propriedades magnéticas quando esticado
Em cima: Pedaço de BaFe2As2 esticado para as medições magnéticas (a bobina de fios de cobre é parte do dispositivo de ressonância magnética). O diagrama na parte inferior mostra átomos em um plano, com as setas pretas mostrando como os spins magnéticos estão no plano e apontam em direções opostas. As setas cinzas mostram como o spin magnético dos átomos muda à medida que o material é esticado.[Imagem: Nicholas Curro/UC Davis]

Piezomagnético

Materiais piezoelétricos, que geram uma corrente elétrica quando comprimidos ou esticados, são familiares e amplamente utilizados: isqueiros que acendem quando você pressiona um interruptor, microfones, sensores, motores e uma infinidade de outros usos.

Agora, um grupo de físicos encontrou um material com uma propriedade similar, mas para o magnetismo.

Esse material "piezomagnético" altera suas propriedades magnéticas quando submetido a esforços mecânicos.

Tanat Kissikov e Matthew Lawson, da Universidade da Califórnia em Davis, nos EUA, estavam estudando um composto de bário-ferro-arsênio - BaFe2As2 -, que se torna supercondutor a uma temperatura de cerca de -248º C quando dopado com pequenas quantidades de outros elementos. Este tipo de supercondutor baseado em ferro é interessante porque, embora tenha que ser mantido muito frio para funcionar, pode ser esticado para fabricar fios e cabos.

Nemático, supercondutor e piezomagnético

O BaFe2As2 é o que se chama de "cristal nemático" porque sua estrutura passa por uma transição de fase antes de se tornar supercondutor - sua estrutura cristalina vai de uma configuração quadrada para uma configuração retangular.

A surpresa veio quando a dupla estudava o material usando ressonância magnética nuclear (RMN). Eles o esticaram para ver se poderiam forçá-lo para a configuração retangular. O que ocorreu, porém, foi que as propriedades magnéticas do BaFe2As2 mudaram à medida que a amostra era esticada.

Em seu estado natural, o material não é um imã - os spins dos seus átomos apontam em direções opostas alternadas, o que o torna antiferromagnético. Mas a direção desses spins magnéticos muda de maneira mensurável quando sob estresse, aparentemente saindo do plano, fazendo emergir o piezomagnetismo.

Até o momento, não há uma teoria para explicar esses resultados. A equipe está procurando por outros materiais que possam apresentar o piezomagnetismo e ver se a tensão mecânica pode afetar as propriedades supercondutoras do material - os experimentos não foram realizados na temperatura em que o material piezomagnético se torna supercondutor.

Em termos práticos, a descoberta pode ter aplicações virtualmente tão amplas quanto as dos materiais piezoelétricos. Uma das possibilidades é uma nova forma de detectar a deformação em materiais críticos, como peças estruturais de aviões, aponta a equipe.

Bibliografia:

Uniaxial strain control of spin-polarization in multicomponent nematic order of BaFe2As2
T. Kissikov, R. Sarkar, M. Lawson, B. T. Bush, E. I. Timmons, M. A. Tanatar, R. Prozorov, S. L. Bud’ko, P. C. Canfield, R. M. Fernandes, N. J. Curro
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 1058
DOI: 10.1038/s41467-018-03377-8




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