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Materiais Avançados

Piezomagnetismo: material muda propriedades magnéticas quando esticado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/04/2018

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:

Artigo: Uniaxial strain control of spin-polarization in multicomponent nematic order of BaFe2As2
Autores: 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
Revista: Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 1058
DOI: 10.1038/s41467-018-03377-8






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