A compreensão do magnetismo começou há milhares de anos. No século VI a.C., Tales de Mileto percebeu que certas pedras eram capazes de atrair ferro: a magnetita foi a primeira rocha magnética identificada e, posteriormente, utilizada na fabricação de equipamentos. Atualmente, existem dois principais tipos de magnetismo: ferromagnetismo e antiferromagnetismo, mas novas evidências dão indício de uma nova possibilidade.
Em um estudo publicado na revista Nature, pesquisadores da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, afirmam ter obtido a primeira evidência da possível existência de um terceiro tipo de magnetismo: o altermagnetismo. A equipe sugere que a descoberta pode ter um impacto significativo na pesquisa sobre materiais supercondutores, além de contribuir para o desenvolvimento de memórias magnéticas de alta velocidade.
O altermagnetismo foi proposto pela primeira vez em 2022, mas na época, nenhuma evidência empírica foi apresentada pelos cientistas. O novo estudo traz dados que podem confirmar sua existência, detectados durante uma análise do telureto de manganês (MnTe), um composto químico formado por manganês (Mn) e telúrio (Te).
Para realizar o experimento, os cientistas utilizaram uma técnica com raios X em diferentes polarizações. Ao expor o material a um tipo específico de luz polarizada, eles registraram regiões no MnTe que revelaram as primeiras evidências do altermagnetismo: a simetria de reversão de tempo.
Mas por que essa nova forma de magnetismo é tão relevante? E quais as diferenças entre ela e os outros dois tipos?
“Tivemos dois tipos bem estabelecidos de magnetismo. Ferromagnetismo, onde os momentos magnéticos, que você pode imaginar como pequenas setas de bússola na escala atômica, apontam todos na mesma direção. E antiferromagnetismo, onde os momentos magnéticos vizinhos apontam em direções opostas — você pode imaginar isso mais como um tabuleiro de xadrez de peças brancas e pretas alternadas”, disse um dos autores do estudo e pesquisador na Universidade de Nottingham, Oliver Amin, ao site Live Science.
Tipos de magnetismo
O ferromagnetismo e o antiferromagnetismo são os tipos de magnetismo mais estudados e amplamente aplicados em diversas tecnologias. Porém, não são os únicos. Além deles, existem outras formas, como ferrimagnetismo, paramagnetismo e diamagnetismo. Com os resultados do novo estudo, o altermagnetismo também pode integrar essa lista.
Segundo a Universidade de Cambridge, os materiais magnéticos podem apresentar diferentes tipos de magnetismo, dependendo de sua composição e condições externas. É importante destacar que o termo ‘momento magnético’ é uma propriedade que explica o alinhamento desses sistemas.
Conheça os tipos de magnetismos:
O ferromagnetismo ocorre quando os momentos magnéticos dos átomos se alinham espontaneamente na mesma direção, mantendo a magnetização mesmo sem um campo externo. Um exemplo clássico de ferromagnetismo são os ímãs colocados nas portas de geladeiras.
Já no antiferromagnetismo, os momentos magnéticos se organizam em direções opostas, o que geralmente resulta em um efeito de cancelamento. Nesse caso, as propriedades magnéticas não atraem e nem repelem os imãs.
No paramagnetismo, os momentos magnéticos individuais permanecem aleatórios na ausência de um campo magnético, mas se alinham temporariamente quando submetidos a um campo externo. Como resultado, esses materiais são levemente atraídos por ímãs, mas perdem a magnetização assim que o campo magnético é removido.
O diamagnetismo acontece quando um material gera um campo magnético oposto ao de um campo externo aplicado; isso resulta em uma leve repulsão magnética. Como consequência, materiais diamagnéticos são ligeiramente repelidos por ímãs.
Por fim, o ferrimagnetismo ocorre quando íons magnéticos de intensidades diferentes se orientam em direções opostas, mas sem um cancelamento completo. Ele é semelhante ao ferromagnetismo, mas menos intenso.
Evidências de altermagnetismo
Desde quando foi teorizado pela primeira vez em 2022, cientistas têm buscado maneiras de obter dados que comprovem a existência desse novo tipo de magnetismo. Segundo o estudo recente, esta é a primeira evidência conclusiva de que o altermagnetismo vai além de uma simples hipótese.
Os pesquisadores afirmam que o magnetismo de um material está diretamente relacionado ao alinhamento dos momentos magnéticos dos elétrons, influenciados pelo spin. No altermagnetismo, os momentos magnéticos se orientam em direções opostas, mas sem um alinhamento perfeitamente antiparalelo; isso acontece devido a uma quebra da simetria de reversão do tempo.
Nos ferromagnetos, os momentos magnéticos se alinham na mesma direção. Já no antiferromagnetismo, eles se distribuem em direções opostas e se cancelam mutuamente.
A simetria de reversão do tempo é um conceito que analisa como as propriedades de um material se comportam ao serem observadas tanto no sentido normal quanto no reverso do tempo. Em sistemas onde essa simetria se mantém, as características permanecem inalteradas independentemente da ‘direção do tempo’.
No caso dos altermagnetos, essa simetria é quebrada porque esses materiais apresentam uma propriedade que, ao reverter o tempo, o spin dos elétrons também é revertido.
“O benefício dos ferromagnetos é que temos uma maneira fácil de ler e escrever na memória usando esses domínios para cima ou para baixo. Os altermagnetos têm a velocidade e a resiliência de um antiferromagneto, mas também têm essa propriedade importante dos ferromagnetos chamada quebra de simetria de reversão do tempo”, disse outro autor do estudo, Alfred Dal Din.
Com base nas evidências, os cientistas desenvolveram diversos dispositivos altermagnéticos e acreditam que seus avanços poderão ser aplicados na fabricação de memórias magnéticas de última geração — com maior eficiência e velocidade em relação às opções atuais. Além disso, eles destacam que o altermagnetismo poderá contribuir para o desenvolvimento da supercondutividade.
O spin dos elétrons não é uma rotação no sentido clássico, mas uma propriedade quântica intrínseca que influencia o magnetismo. Quer entender mais? Aproveite para descobrir se os elétrons realmente giram. Até a próxima!
