Resumo:
Uma equipe de pesquisa do Laboratório Nacional Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA anunciou que descobriu uma nova maneira de controlar o magnetismo sem alterar a composição química do material. A investigação demonstrou que, aplicando apenas uma ligeira tensão mecânica, é possível alterar a estrutura magnética dentro de alguns materiais cristalinos e afectar ainda mais as suas propriedades de transporte de electrões. Espera-se que esta descoberta abra novos caminhos tecnológicos para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos de próxima geração.
Os pesquisadores se concentraram em um novo tipo de material magnético chamado "ímãs alternados". Este tipo de material tornou-se uma direção importante na pesquisa de dispositivos eletrônicos avançados nos últimos anos devido às suas propriedades magnéticas e características eletrônicas únicas. A equipe de pesquisa usou feixes de nêutrons para observar materiais em escala atômica e descobriu que a deformação mecânica pode reajustar a estrutura da ordem magnética no material e alterar a resposta elétrica relacionada ao transporte de elétrons.
Resultados de pesquisas relevantes foram publicados em duas revistas acadêmicas, "Physical Review X" e "Advanced Materials". As descobertas sugerem que a aplicação física de tensão aos materiais pode ser uma nova forma de controlar o magnetismo no futuro, sem a necessidade de dopar ou alterar a composição química do material para ajustar as propriedades.
Durante o experimento, os pesquisadores colocaram pequenos cristais de telureto de manganês e sulfeto de ferro entre duas placas de titânio e aplicaram pressão mecânica. Eles então usaram o feixe de nêutrons produzido pela fonte de nêutrons de espalação no Laboratório Nacional de Oak Ridge para conduzir experimentos de difração de nêutrons para estudar o efeito da deformação na estrutura do domínio magnético interno do material.
Resultados experimentais mostram que uma leve compressão altera as proporções relativas ocupadas por diferentes domínios magnéticos. Domínios magnéticos são áreas com diferentes direções de ordenação magnética dentro do material, e mudanças em sua distribuição afetarão diretamente o desempenho magnético geral do material. Ao mesmo tempo, a equipe de pesquisa também observou mudanças no efeito Hall anômalo. Este fenômeno elétrico produz uma tensão perpendicular à direção do fluxo da corrente, e suas alterações ilustram uma ligação direta entre o ajuste da estrutura magnética e o comportamento do transporte de elétrons. Dai Pengcheng, professor da Rice University e ex-cientista de nêutrons do Laboratório Nacional de Oak Ridge, disse que, ao controlar a estrutura do domínio magnético, os pesquisadores podem afetar diretamente as propriedades de transporte de elétrons do material, o que cria novas possibilidades para explorar a aplicação de materiais relacionados no campo da spintrônica.
Os ímãs alternados têm atraído muita atenção porque suas propriedades magnéticas especiais combinam algumas das vantagens dos ferromagnetos e antiferromagnetos tradicionais. A tecnologia Spintrônica espera usar não apenas as informações de carga transportadas pelos elétrons, mas também o spin dos elétrons para completar tarefas de armazenamento e processamento de informações. Espera-se que este método atinja maior velocidade e menor consumo de energia no modo de processamento de informações do que a tecnologia eletrônica tradicional.
A equipe de pesquisa apontou que esta descoberta estabeleceu uma conexão direta entre deformação mecânica, estrutura do domínio magnético e comportamento de transporte de elétrons, provando que as propriedades magnéticas e elétricas dos materiais podem ser ajustadas através de simples deformação física. Se as tecnologias relevantes puderem ser melhoradas no futuro, isso poderá promover o desenvolvimento de novas memórias de baixo consumo de energia, equipamentos de computação de alto desempenho e dispositivos eletrônicos avançados de spin.
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