Em 2022, físicos descoberto alterímãs – um terceiro tipo de magnetismo que de alguma forma combina as melhores qualidades dos dois tipos anteriores de magnetismo. Esses ímãs exclusivos são difíceis de identificar, mas uma nova proposta usando sensores quânticos pode ajudar a tornar as coisas mais fáceis.
Em um artigo recente publicado na Bodily Evaluate Letters, os físicos descrevem uma técnica teórica que rastreia a presença de um alterímã observando como ele afeta pequenos defeitos magnéticos no diamante. Os alterímãs são conhecidos por terem padrões de rotação distintos, que podem ser atribuídos à rapidez com que os defeitos do diamante relaxam após serem girados. Se as teorias atuais estiverem corretas, os alterímãs poderiam “revolucionar completamente a maneira como transportamos informações”, disse Jamir Marino, coautor do estudo e físico da Universidade Estadual de Nova York, em Buffalo, em um comunicado. declaração.
Mas primeiro, precisaremos de ver se algum dos mais de 200 materiais suspeitos de serem alterímanes realmente se comporta como previsto, acrescentou a equipa no comunicado. Marino observou que a abordagem “poderia ser o primeiro alicerce de uma nova geração de experimentos que determinam se um materials é um alterímã”.
As rotações em um ímã
A equipe por trás do novo estudo inclui pesquisadores envolvidos na descoberta unique dos alterímãs. Segundo o comunicado, antes dessa descoberta, os pesquisadores acreditavam que existiam dois tipos principais de magnetismo: ferromagnetos e antiferromagnetos. Os primeiros são os ímãs “clássicos”, como coisas que você cola na geladeira, enquanto os últimos se referem a materiais que apresentam um magnetismo complexo em nível atômico.
A principal diferença entre os diferentes tipos de magnetismo tem a ver com os padrões organizacionais dos átomos e seus spins de elétrons. Nos ferromagnetos, os spins dos elétrons vizinhos se alinham na mesma direção. Por outro lado, os spins vizinhos apontam em direções opostas nos antiferromagnetos. Embora o primeiro seja mais fácil de controlar, o último tem se mostrado mais promissor no armazenamento e processamento de informações com eficiência energética, explicou a equipe no comunicado.
Os alterímãs são uma mistura dos dois, pois seus elétrons se cancelam como antiferromagnetos, mas sua estrutura atômica geral faz com que eles se comportem como ferromagnetos. De acordo com Marino, isso significa que os alterímãs “combinam o comportamento de comutação rápida dos antiferromagnetos com algumas das propriedades eletrônicas mais facilmente controláveis dos ferromagnetos”.
Traçando uma ondulação
O “detector” altermagnético utiliza espectroscopia de ruído quântico. O projeto do detector envolve a introdução de um pequeno defeito magnético no diamante, criado por um átomo de nitrogênio e um átomo de carbono vizinho ausente. Esses defeitos são extremamente sensíveis ao comportamento magnético.
Se um alterímã estiver próximo e os pesquisadores tentarem girar o giro magnético do defeito, o defeito relaxará mais rápido em algumas direções do que em outras, explicou a equipe. É importante ressaltar que esta abordagem é menos invasiva do que os métodos existentes para procurar alterímãs. Também é presumivelmente menos pesado que os métodos existentes, que podem exigir aceleradores de partículas gigantes.
“Você não quer que sua medição perturbe fortemente o materials que você está estudando”, explicou Marino. “Pode ser mais difícil dizer se você está vendo o comportamento pure do materials ou o comportamento causado pelo experimento.”
Até agora, a equipe apenas confirmou que a técnica poderia funcionar por meio de simulações avançadas de dinâmica quântica. Conseqüentemente, os pesquisadores terão que realizar testes empíricos para ver se o método pode detectar de forma confiável o altermagnetismo. Se forem bem-sucedidos, no entanto, isso proporcionará aos pesquisadores uma maneira mais fácil de encontrar materiais magnéticos com potencial tecnológico significativo.
