Eletrnica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/08/2025
pesquisa e tecnologia de ponta. Mas que parece mgica, parece – uma espcie de alquimia com luz.
[Imagem: Gillian Kiliani]
Alquimia com luz
No novidade para ningum a possibilidade de usar a luz para induzir comportamentos inusitados em materiais slidos, sobretudo metais: Dos sensores fotoeltricos e clulas solares at os mais avanados usos de ondas de eltrons, conhecidas como plsmons de superfcie, esse um mecanismo extensamente pesquisado e utilizado.
Mas imagine agora que voc possa usar a luz no apenas para induzir comportamentos, mas efetivamente para mudar as propriedades de um material para que ele se transforme quase magicamente em um material com propriedades diferentes.
Pois foi isso que Christoph Schonfeld e colegas da Universidade de Constana, na Alemanha, acabam de demonstrar.
Para transformar as propriedades de um material, voc no precisar de uma varinha mgica nem de uma poo milagrosa. O processo todo ocorre apenas com a ajuda da luz, que excita os estados magnticos do material. A luz induz vibraes magnticas coletivas na rede atmica do material, o que permite, por exemplo, transmitir e armazenar informaes a taxas que alcanam frequncias na faixa dos terahertz (1012 Hz).
A receita funciona temperatura ambiente, sem qualquer gerao significativa de calor. “Os efeitos no so causados pela excitao do laser. A causa a luz, no a temperatura,” disse o professor Davide Bossini, coordenador da equipe. “Podemos alterar as frequncias e propriedades do material de forma no trmica.”
As vantagens so bvias: O mtodo poder ser usado para armazenamento de dados no futuro e para transmisso rpida de dados a taxas de terahertz, sem que os sistemas percam eficincia pela gerao de calor. Tambm no so necessrios materiais exticos, como terras raras, j que o processo foi observado em cristais cultivados naturalmente, amplamente disponveis.
Espectro magntico da hematita e conceito do experimento.
[Imagem: Christoph Schonfeld et al. – 10.1126/sciadv.adv4207]
Transformao do material por luz
J dissemos que no h mgica. Mas h um truque que poucos conhecem e menos ainda sabem explorar: Quasipartculas chamadas magnons, que o nome que se d ao movimento coletivo das ondas de spin. Partculas como os eltrons tm um momento magntico, chamado spin, e possvel usar a luz para fazer com que esses spins no apenas se modifiquem, mas tambm “ondulem” de modo coordenado sobre a superfcie de um material – esses so os magnons, as ressonncias magnticas de maior frequncia em um material.
O controle das caractersticas do material obtido pela excitao ptica direta de pares de magnons – excitao ptica direta um modo tcnico de dizer que tudo feito apenas disparando luz para energizar as quasipartculas.
“O resultado foi uma grande surpresa para ns. Nenhuma teoria jamais o previu,” contou Bossini. E o processo no apenas funciona, como tambm tem efeitos espetaculares. Ao acionar pares de magnons de alta frequncia por meio de pulsos de laser, a equipe conseguiu alterar as frequncias e amplitudes de outros magnons – e, portanto, as propriedades magnticas do material – tudo de forma inteiramente ptica, ou no-trmica.
“Cada slido tem seu prprio conjunto de frequncias: Transies eletrnicas, vibraes de rede, excitaes magnticas. Cada material ressoa sua maneira,” explicou Bossini. justamente esse conjunto de frequncias que pode ser influenciado pelo novo processo. “Ele muda a natureza do material, o ‘DNA magntico do material’, por assim dizer, sua ‘impresso digital’. Ele praticamente se tornou um material diferente, com novas propriedades,” acrescentou o pesquisador.
Disperso dos magnons na hematita.
[Imagem: Christoph Schonfeld et al. – 10.1126/sciadv.adv4207]
Magnnica
Outra surpresa que a demonstrao no exigiu materiais exticos, mas sim cristais cultivados da humilde hematita, o mais conhecido dos minrios de ferro.
Assim, depois de ser usada como agulha de bssolas por sculos, a hematita est pronta para ser tornar mais uma estrela das pesquisas qunticas. Por exemplo, os resultados obtidos pela equipe sugerem que possvel produzir condensados de Bose-Einstein de magnons de alta energia induzidos por luz temperatura ambiente. Isso abriria caminho para a pesquisa de efeitos qunticos sem a necessidade de temperaturas criognicas.
Antes disso, porm, j podemos contar com a computao magntica, ou magnnica, porque os magnons permitem o transporte e o processamento eficiente de dados, com uma perda mnima de energia. J existe at um prottipo de processador magnnico, que agora poder ser fabricado de modo muito mais simples.
Bibliografia:
Artigo: Dynamical renormalization of the magnetic excitation spectrum via high-momentum nonlinear magnonics
Autores: Christoph Schonfeld, Lennart Feuerer, Julian Bar, Lukas Dorfelt, Maik Kerstingskotter, Tobias Dannegger, Dennis Wuhrer, Wolfgang Belzig, Ulrich Nowak, Alfred Leitenstorfer, Dominik Juraschek, Davide Bossini
Revista: Science Advances
Vol.: 11, Issue 25
DOI: 10.1126/sciadv.adv4207
Outras notcias sobre:
