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Ciência & Espaço

Descoberto pela primeira vez material magnético que congela quando aquecido

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Quando materiais magnéticos desordenados são resfriados à temperatura certa, algo interessante acontece. Os giros de seus átomos ‘congelam' e travam no lugar em um padrão estático, exibindo comportamento cooperativo não normalmente exibido.

Agora, pela primeira vez, os físicos viram o oposto. Uma pesquisa publicada na Nature Physics, mostra que, quando aquecido fracionáriamente, o elemento magnético de ocorrência natural neodímio congela, transformando todas as nossas expectativas em turva.

O comportamento magnético no neodímio que observamos é na verdade o oposto do que ‘normalmente' acontece. É bastante contra-intuitivo, como a água que se torna um cubo de gelo quando é aquecida.

disse o físico Alexander Khajetoorians, da Universidade Radboud, nos Países Baixos

Em um material ferromagnético convencional, como o ferro, os giros magnéticos dos átomos se alinham na mesma direção; ou seja, seus polos magnéticos norte e sul são orientados da mesma forma no espaço tridimensional.

Mas em alguns materiais, como algumas ligas de cobre e ferro, as voltas são bastante aleatórias. Este estado é o que é conhecido como um vidro girado.

Você pode estar pensando “mas o neodímio é bem conhecido por fazer excelentes ímãs” e você estaria certo… mas tem que ser misturado com ferro para que os giros se alinhem. O neodímio puro não se comporta como outros ímãs; foi há apenas dois anos que os físicos determinaram que este material é, de fato, melhor descrito como um vidro de spin auto-induzido.

Agora, parece que o neodímio é ainda mais estranho do que pensávamos. Quando você aquece um material, o aumento da temperatura aumenta a energia nesse material. No caso dos ímãs, isso aumenta o movimento das voltas. Mas o oposto também ocorre: Quando você esfria um ímã, os giros são lentos.

Para óculos de giro, a temperatura de congelamento é o ponto em que o vidro girador se comporta mais como uma ferromagnet convencional.

Liderada pelo físico Benjamin Verlhac, da Universidade Radboud, uma equipe de cientistas queria sondar como o neodímio se comporta sob temperaturas em mudança. Curiosamente, eles descobriram que elevar a temperatura do neodímio de -268 graus Celsius para -265 graus Celsius (-450,4 a -445 Fahrenheit) induziu o estado de congelamento normalmente visto ao esfriar um vidro de giro.

Quando os cientistas esfriaram o neodímio de volta, os giros mais uma vez caíram em desordem. Não está claro por que isso ocorre, já que é muito raro que um material natural se comporte da maneira “errada”, ao contrário de como todos os outros materiais desse tipo se comportam. No entanto, os cientistas acreditam que isso pode ter a ver com um fenômeno chamado frustração.

É quando um material é incapaz de atingir um estado ordenado, resultando em um estado de solo desordenado, como vemos em óculos de giro.

É possível, disseram os pesquisadores, que o neodímio tenha certas correlações em seu estado de vidro giratório que dependem da temperatura. Elevar a temperatura enfraquece estes, e também, portanto, a frustração, permitindo que as rotações se instalem em um alinhamento.

Uma investigação mais aprofundada poderia revelar o mecanismo por trás desse comportamento estranho no qual a ordem emerge da desordem com a adição de energia; os pesquisadores notam que isso tem implicações que vão muito além da física.

Esse ‘congelamento' do padrão normalmente não ocorre em material magnético. Se finalmente pudermos modelar como esses materiais se comportam, isso também pode ser extrapolado para o comportamento de uma ampla gama de outros materiais.

explicaram Khajetoorians.

Nelsir Luterek

Empresário, colunista, especialista em TI, mentor, CTO e consultor estratégico em inovação.

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