Se você leu a notícia anterior desta coluna, pode imaginar como ela pode interagir com a que apresento a seguir e nos faz pensar por quanto tempo ainda vamos usar combustíveis fósseis nos carangos envenenados...
Cientistas criam magnetismo artificial usando lasers
Um grupo de físicos norte-americanos usou a luz de dois feixes de laser para criar um "magnetismo sintético" - uma condição absolutamente exótica na qual átomos neutros repentinamente começam a se comportar como se fossem partículas carregadas eletricamente interagindo com um campo magnético.
O experimento é uma bancada de testes sem precedentes, que permitirá que os cientistas estudem os fundamentos da física e do comportamento dos objetos quânticos, criando mecanismos para compreender a natureza mais íntima da matéria. Pesquisas para a miniaturização dos circuitos eletrônicos, para o desenvolvimento de células solares mais eficientes, e até campos mais futurísticos, como a plasmônica, a spintrônica e a computação quântica, todas dependem do entendimento sobre como os elétrons se comportam em estruturas muito pequenas, a maioria com apenas duas dimensões, mas também unidimensionais.
O desafio é que o entendimento desse comportamento necessita de ambientes puros e limpos, nos quais estejam atuando apenas os fatores que os pesquisadores desejam estudar. Por exemplo, ao analisar o comportamento dos elétrons em um nanofio semicondutor, esses elétrons sofrerão a influência de impurezas existentes no material - e os cientistas não terão bases sólidas para afirmar que tal ou qual comportamento é uma propriedade do nanofio ou é resultado das impurezas existentes no nanofio.
O magnetismo sintético, agora demonstrado pela primeira vez, fornece um ambiente de testes ideal, no qual os sistemas quânticos poderão ser modelados e examinados experimentalmente, com total controle sobre todos os parâmetros que influem sobre o sistema que está sendo estudado. "A criação dos campos magnéticos sintéticos para átomos neutros ultrafrios vai permitir a realização de experimentos antes impossíveis de se fazer com esses sistemas quânticos supercomplexos," diz o Dr. Ian Spielman, coordenador da equipe.
Os átomos ultrafrios a que o Dr. Spielman se refere formam um condensado de Bose-Einstein. Presos em uma armadilha magnética, sem nenhum contato direto com outro material, cerca de 250.000 átomos de rubídio-87 são resfriados a uma temperatura de 100 nano Kelvin, assumindo ume estado de baixíssima energia em que todos os átomos se comportam como se fossem um só - é por isso que o condensado de Bose-Einstein é chamado de átomo artificial.
Inicialmente os pesquisadores aplicaram um campo magnético espacialmente variável ao longo do átomo artificial - um magnetismo com diferentes intensidades em cada porção do condensado. A seguir, dois feixes de laser infravermelho, ajustados para emitirem duas frequências diferentes, mas muito próximas, e orientados para formar um ângulo de 90 graus entre si, foram disparados no átomo artificial. O efeito cumulativo do gradiente do campo magnético e dos dois feixes de laser alterou as propriedades dos átomos de rubídio-87, particularmente seu momento ao longo de um dos eixos. Essa alteração depende da localização espacial de cada átomo dentro da armadilha magnética e da sua interação com os feixes de laser.
Os pesquisadores descobriram que essas diferenças podem ser ajustadas com precisão pelo simples controle da frequência de cada um dos lasers.
Na prática, é como conferir uma "carga" a subpopulações dos átomos neutros no interior do condensado de Bose-Einstein e criar um campo magnético artificial com o qual eles interagem. Ao variar os feixes de laser e o gradiente magnético - controlando desta forma os momentos potenciais dos átomos em cada posição no interior do condensado - os átomos de pontos específicos passam a se mover de uma forma matematicamente equivalente à forma como uma partícula carregada se movimenta em um campo magnético, criando pequenos vórtices no interior do condensado.
O magnetismo sintético deverá ajudar no entendimento do comportamento dos elétrons conforme eles ficam confinados em diversas geometrias, como acontece nos componentes eletrônicos reais, cada vez mais miniaturizados. Mas ajudará também nas pesquisas na fronteira da física, como na chamada Borboleta de Hofstadter e no efeito Hall quântico, quando os elétrons tendem naturalmente a seguir órbitas circulares, chamadas ciclotrônicas.
*********************
Se não me engano, essa tecnologia tem alguma relação com a utilizada em Bifrost, a Ponte do Arco Íris dos Asgardianos...
Magnetismo inesperado do grafite entusiasma área da spintrônica
Ímã de carbono
Pesquisadores holandeses demonstraram que o grafite comum pode se tornar um ímã permanente a temperatura ambiente. E descobriram o mecanismo por trás desse comportamento inusitado.
O grafite é o material usado nos lápis. Formado unicamente de carbono, ele possui uma estrutura em camadas com interações fracas entre as camadas individuais, o que o torna também um excelente lubrificante.
Os resultados são promissores para novas aplicações em spintrônica e na nanotecnologia, como sensores e, principalmente, como biodetectores.
O ferromagnetismo do grafite, em temperatura ambiente, é causado por uma rede bidimensional de defeitos nos cristais.[
Fronteiras defeituosas
É totalmente inesperado que o grafite seja ferromagnético. E os pesquisadores holandeses não apenas demonstrarem a comprovação direta da ordem ferromagnética do grafite, como também explicaram o mecanismo por trás do fenômeno.
Em cada camada do grafite, áreas bem ordenadas de átomos de carbono são separadas por "fronteiras" defeituosas com dois nanômetros de largura. Nessas regiões de defeitos, os elétrons se comportam de forma diferente em relação às áreas bem ordenadas, mostrando similaridades com o comportamento dos elétrons em materiais ferromagnéticos, como o ferro e o cobalto.
Acoplamento intercamada
Os pesquisadores descobriram que as regiões de fronteira das diversas folhas individuais de grafite são magneticamente acopladas, formando redes bidimensionais.
Encerrando anos de debates, os pesquisadores holandeses demonstraram evidências experimentais diretas de que é esse acoplamento intercamada que explica o comportamento de ímã permanente do grafite. Vários grupos defendiam que as impurezas poderiam ser as responsáveis por um eventual comportamento magnético, mas definitivamente não é este o caso.
Carbono na spintrônica
Debates à parte, a pesquisa demonstrou que um material formado unicamente por átomos de carbono pode se tornar magnético. Mesmo sendo um ferromagnetismo fraco, a descoberta abre novas rotas para as pesquisas da spintrônica em materiais orgânicos (com carbono em sua composição).
No grafite, há duas características importantes para a spintrônica: os spins viajam longas distâncias sem perder o alinhamento e, quando necessário, esses spins podem ser invertidos por meio de campos magnéticos muito fracos.
O interesse no carbono é ainda maior por se tratar de um material biocompatível, o que o torna particularmente promissor para o desenvolvimento de biossensores e de equipamentos eletrônicos integrados em dispositivos médicos, que necessitem funcionar diretamente em contato com o corpo humano.
Cientistas criam magnetismo artificial usando lasers
Um grupo de físicos norte-americanos usou a luz de dois feixes de laser para criar um "magnetismo sintético" - uma condição absolutamente exótica na qual átomos neutros repentinamente começam a se comportar como se fossem partículas carregadas eletricamente interagindo com um campo magnético.
O experimento é uma bancada de testes sem precedentes, que permitirá que os cientistas estudem os fundamentos da física e do comportamento dos objetos quânticos, criando mecanismos para compreender a natureza mais íntima da matéria. Pesquisas para a miniaturização dos circuitos eletrônicos, para o desenvolvimento de células solares mais eficientes, e até campos mais futurísticos, como a plasmônica, a spintrônica e a computação quântica, todas dependem do entendimento sobre como os elétrons se comportam em estruturas muito pequenas, a maioria com apenas duas dimensões, mas também unidimensionais.
O desafio é que o entendimento desse comportamento necessita de ambientes puros e limpos, nos quais estejam atuando apenas os fatores que os pesquisadores desejam estudar. Por exemplo, ao analisar o comportamento dos elétrons em um nanofio semicondutor, esses elétrons sofrerão a influência de impurezas existentes no material - e os cientistas não terão bases sólidas para afirmar que tal ou qual comportamento é uma propriedade do nanofio ou é resultado das impurezas existentes no nanofio.
O magnetismo sintético, agora demonstrado pela primeira vez, fornece um ambiente de testes ideal, no qual os sistemas quânticos poderão ser modelados e examinados experimentalmente, com total controle sobre todos os parâmetros que influem sobre o sistema que está sendo estudado. "A criação dos campos magnéticos sintéticos para átomos neutros ultrafrios vai permitir a realização de experimentos antes impossíveis de se fazer com esses sistemas quânticos supercomplexos," diz o Dr. Ian Spielman, coordenador da equipe.
Os átomos ultrafrios a que o Dr. Spielman se refere formam um condensado de Bose-Einstein. Presos em uma armadilha magnética, sem nenhum contato direto com outro material, cerca de 250.000 átomos de rubídio-87 são resfriados a uma temperatura de 100 nano Kelvin, assumindo ume estado de baixíssima energia em que todos os átomos se comportam como se fossem um só - é por isso que o condensado de Bose-Einstein é chamado de átomo artificial.
Inicialmente os pesquisadores aplicaram um campo magnético espacialmente variável ao longo do átomo artificial - um magnetismo com diferentes intensidades em cada porção do condensado. A seguir, dois feixes de laser infravermelho, ajustados para emitirem duas frequências diferentes, mas muito próximas, e orientados para formar um ângulo de 90 graus entre si, foram disparados no átomo artificial. O efeito cumulativo do gradiente do campo magnético e dos dois feixes de laser alterou as propriedades dos átomos de rubídio-87, particularmente seu momento ao longo de um dos eixos. Essa alteração depende da localização espacial de cada átomo dentro da armadilha magnética e da sua interação com os feixes de laser.
Os pesquisadores descobriram que essas diferenças podem ser ajustadas com precisão pelo simples controle da frequência de cada um dos lasers.
Na prática, é como conferir uma "carga" a subpopulações dos átomos neutros no interior do condensado de Bose-Einstein e criar um campo magnético artificial com o qual eles interagem. Ao variar os feixes de laser e o gradiente magnético - controlando desta forma os momentos potenciais dos átomos em cada posição no interior do condensado - os átomos de pontos específicos passam a se mover de uma forma matematicamente equivalente à forma como uma partícula carregada se movimenta em um campo magnético, criando pequenos vórtices no interior do condensado.
O magnetismo sintético deverá ajudar no entendimento do comportamento dos elétrons conforme eles ficam confinados em diversas geometrias, como acontece nos componentes eletrônicos reais, cada vez mais miniaturizados. Mas ajudará também nas pesquisas na fronteira da física, como na chamada Borboleta de Hofstadter e no efeito Hall quântico, quando os elétrons tendem naturalmente a seguir órbitas circulares, chamadas ciclotrônicas.
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Se não me engano, essa tecnologia tem alguma relação com a utilizada em Bifrost, a Ponte do Arco Íris dos Asgardianos...
Magnetismo inesperado do grafite entusiasma área da spintrônica
Ímã de carbono
Pesquisadores holandeses demonstraram que o grafite comum pode se tornar um ímã permanente a temperatura ambiente. E descobriram o mecanismo por trás desse comportamento inusitado.
O grafite é o material usado nos lápis. Formado unicamente de carbono, ele possui uma estrutura em camadas com interações fracas entre as camadas individuais, o que o torna também um excelente lubrificante.
Os resultados são promissores para novas aplicações em spintrônica e na nanotecnologia, como sensores e, principalmente, como biodetectores.
O ferromagnetismo do grafite, em temperatura ambiente, é causado por uma rede bidimensional de defeitos nos cristais.[
Fronteiras defeituosas
É totalmente inesperado que o grafite seja ferromagnético. E os pesquisadores holandeses não apenas demonstrarem a comprovação direta da ordem ferromagnética do grafite, como também explicaram o mecanismo por trás do fenômeno.
Em cada camada do grafite, áreas bem ordenadas de átomos de carbono são separadas por "fronteiras" defeituosas com dois nanômetros de largura. Nessas regiões de defeitos, os elétrons se comportam de forma diferente em relação às áreas bem ordenadas, mostrando similaridades com o comportamento dos elétrons em materiais ferromagnéticos, como o ferro e o cobalto.
Acoplamento intercamada
Os pesquisadores descobriram que as regiões de fronteira das diversas folhas individuais de grafite são magneticamente acopladas, formando redes bidimensionais.
Encerrando anos de debates, os pesquisadores holandeses demonstraram evidências experimentais diretas de que é esse acoplamento intercamada que explica o comportamento de ímã permanente do grafite. Vários grupos defendiam que as impurezas poderiam ser as responsáveis por um eventual comportamento magnético, mas definitivamente não é este o caso.
Carbono na spintrônica
Debates à parte, a pesquisa demonstrou que um material formado unicamente por átomos de carbono pode se tornar magnético. Mesmo sendo um ferromagnetismo fraco, a descoberta abre novas rotas para as pesquisas da spintrônica em materiais orgânicos (com carbono em sua composição).
No grafite, há duas características importantes para a spintrônica: os spins viajam longas distâncias sem perder o alinhamento e, quando necessário, esses spins podem ser invertidos por meio de campos magnéticos muito fracos.
O interesse no carbono é ainda maior por se tratar de um material biocompatível, o que o torna particularmente promissor para o desenvolvimento de biossensores e de equipamentos eletrônicos integrados em dispositivos médicos, que necessitem funcionar diretamente em contato com o corpo humano.
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