Novo tipo de magnetismo pode ser útil para computação quântica

Pesquisadores do acelerador de partículas Swiss Light Source (SLS), na Suíça, descobriram uma nova forma de magnetismo chamada altermagnetismo. Esse é agora o terceiro ramo da família magnética, ao lado do ferromagnético e o antiferromagnético, com potencial uso em semicondutores e computação quântica.

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Os antiferromagnetos foram descobertos há menos de um século, e desde então, os cientistas sabem que a física do magnetismo vai além do ferromagnético — aquele encontrado materiais como aqueles usados na fabricação de ímãs.

Alguns outros tipos de magnetismo já foram descritos antes, como o diamagnetismo e o paramagnetismo, mas tratam-se de campos magnéticos que podem ser aplicados só externamente. Em outras palavras, não são formados espontaneamente em materiais.

Os dois ramos fundamentais podem surgir naturalmente, e são definidos pelos arranjos espontâneos do spin dos elétrons. Na mecânica quântica, spin se refere às orientações que as partículas apresentam quando imersas em um campo magnético.

Quando um material suscetível ao magnetismo é exposto a determinado campo magnético, o spin de seus elétrons são alterados e ficam orientados na mesma direção. Isso gera o chamado magnetismo macroscópico, que forma os ímãs que conhecemos.

No antiferromagnetismo, esse ordenamento magnético ocorre em sentido alternado, por isso não possuem propriedades de magnetização macroscópica. Ou seja, não podem ser usados como imãs de geladeira.

Já os novos materiais altermagnéticos apresentam uma combinação especial de arranjo de spins que se alternam (como acontece com os antiferromagnetos), mas que não se cancelam. Isso ocorre por causa de uma simetria específica de cristal, cuja polarização de spin dos elétrons pode mudar de direção nas diferentes bandas de energia do material.

Essas propriedades podem representar um grande avanço para as tecnologias de computação quântica e outras tecnologias que usam a spintrônica. Esta é uma nova área, na qual os estados de spin dos elétrons são usados para transportar informações.

A spintrônica tem ampla gama de aplicações, como memórias RAM capazes de armazenar dados que seriam perdidos caso o computador fosse desligado, e produção de semicondutores.

Tanto materiais ferromagnéticos, quanto os antiferromagnéticos, são úteis para a spintrônica, mas com certas limitações. Com o altermagnetismo, seria possível superá-las, por terem as melhores propriedades de seus “irmãos mais velhos”.

Os experimentos que comprovaram a existência do altermagnetismo foram descritos em um novo artigo, publicado pela Nature.

Fonte: Nature