Os pesquisadores obtiveram a primeira evidência conclusiva de uma terceira classe indescritível de magnetismochamado altermagnetismo. Suas descobertas, publicadas em 11 de dezembro na revista Naturezapoderia revolucionar o design de novos dispositivos de memória magnética de alta velocidade e fornecer a peça de quebra-cabeça ausente no desenvolvimento de melhor supercondutor Materiais.
“Anteriormente, tivemos dois tipos de magnetismo bem estabelecidos”. Autor de estudo Oliver Aminum pesquisador de pós -doutorado da Universidade de Nottingham no Reino Unido, disse ao Live Science. “Ferromagnetismo, onde os momentos magnéticos, que você pode imaginar como pequenas flechas de bússola na escala atômica, todos apontam na mesma direção. E antiferromagnetismo, onde os momentos magnéticos vizinhos apontam em direções opostas – você pode imaginar que mais como um tabuleiro de xadrez de ladrilhos brancos e pretos alternados. “
Os giros de elétrons dentro de uma corrente elétrica devem apontar em uma das duas direções e podem se alinhar com ou contra esses momentos magnéticos para armazenar ou transportar informações, formando a base de dispositivos de memória magnética.
Uma nova forma de magnetismo
Materiais Altermagnéticos, Primeiro teorizado em 2022tem uma estrutura que fica em algum lugar no meio. Cada momento magnético individual aponta na direção oposta como vizinho, como em um material antiferromagnético. Mas cada unidade é ligeiramente torcida em relação a esse átomo magnético adjacente, resultando em algumas propriedades do tipo ferromagnético.
Os altermagnets, portanto, combinam as melhores propriedades dos materiais ferromagnéticos e antiferromagnéticos. “O benefício dos FerromagNets é que temos uma maneira fácil de ler e escrever memória usando esses domínios para cima ou para baixo”, estuda co-autor Alfred Dal Dinum estudante de doutorado também na Universidade de Nottingham, disse ao Live Science. “Mas como esses materiais têm um magnetismo líquido, essa informação também é fácil de perder, limpando um ímã sobre ela”.
Por outro lado, os materiais antiferromagnéticos são muito mais desafiadores para manipular o armazenamento de informações. Como eles têm um magnetismo zero líquido, no entanto, as informações nesses materiais são muito mais seguras e mais rápidas de transportar. “Os altermagnets têm a velocidade e a resiliência de uma antiferromagnet, mas também têm essa importante propriedade de ferromagnets chamado quebra de simetria de reversão do tempo”, disse Dal Din.
Esta propriedade alimentar examina a simetria dos objetos que avançam e para trás no tempo. “Por exemplo, as partículas de gás voam, colidindo aleatoriamente e preenchendo o espaço”, disse Amin. “Se você rebobinar o tempo, esse comportamento não parece diferente.” “
Isso significa que a simetria é conservada. No entanto, como os elétrons possuem uma rotação quântica e um momento magnético, o tempo de reversão – e, portanto, a direção da viagem – vira a rotação, o que significa que a simetria está quebrada. “Se você olhar para esses dois sistemas de elétrons – um onde o tempo está progredindo normalmente e um onde você está rebocando – eles parecem diferentes, então a simetria é quebrada”, explicou Amin. “Isso permite que certos fenômenos elétricos existam”.
Encontrar ‘o link ausente’ da supercondutividade
A equipe – liderada por Peter WadleyProfessor de Física da Universidade de Nottingham – usou uma técnica chamada microscopia eletrônica de fotoemissão para imaginar a estrutura e as propriedades magnéticas do Telluride de Manganês, um material anteriormente que se acredita ser antiferromagnético.
“Diferentes aspectos do magnetismo ficam iluminados, dependendo da polarização dos raios-X que escolhemos”, disse Amin. A luz circularmente polarizada revelou os diferentes domínios magnéticos criados pela quebra de simetria de reversão do tempo, enquanto os raios X polarizados horizontal ou verticalmente permitiram à equipe medir a direção dos momentos magnéticos em todo o material. Ao combinar os resultados de ambos os experimentos, os pesquisadores criaram o primeiro mapa dos diferentes domínios e estruturas magnéticas dentro de um material altermagnético.
Com essa prova de conceito, a equipe fabricou uma série de dispositivos altermagnéticos, manipulando as estruturas magnéticas internas através de uma técnica controlada de ciclismo térmico.
“Conseguimos formar essas texturas exóticas de vórtice em dispositivos hexagonais e triangulares”, disse Amin. “Esses vórtices estão ganhando cada vez mais atenção dentro da spoltronics como possíveis portadores de informação, então este foi um bom primeiro exemplo de como criar um dispositivo prático”.
Os autores do estudo disseram que o poder da imagem e do controle dessa nova forma de magnetismo pode revolucionar o design de dispositivos de memória de próxima geração, com aumento de velocidades operacionais e maior resiliência e facilidade de uso.
“O altermagnetismo também ajudará no desenvolvimento da supercondutividade”, disse Dal Din. “Por um longo tempo, houve um buraco nas simetrias entre essas duas áreas, e essa classe de material magnético que permaneceu ilusório até agora acaba sendo esse link que falta no quebra -cabeça”.