a‰ a primeira vez que os cientistas transformam eletricamente um material totalmente não magnético em material magnanãtico, e pode ser o primeiro passo na criação de novos materiais magnanãticos valiosos para dispositivos de memória de computador

Esta imagem mostra um exemplo de um cristal de sulfeto de ferro cultivado no laboratório da Universidade de Minnesota com uma pureza extremamente alta, usando um manãtodo chamado transporte de vapor quamico. Observe o brilho “douradoâ€, que écaracterastico da pirita ou ouro do tolo. Crédito: University of Minnesota
Em um novo e inovador estudo, cientistas e engenheiros da Universidade de Minnesota transformaram eletricamente o abundante e de baixo custo material não magnanãtico, sulfeto de ferro, também conhecido como "ouro de tolo" ou pirita, em um material magnanãtico.
a‰ a primeira vez que os cientistas transformam eletricamente um material totalmente não magnético em material magnanãtico, e pode ser o primeiro passo na criação de novos materiais magnanãticos valiosos para dispositivos de memória de computador com maior eficiência energanãtica.
A pesquisa foi publicada na Science Advances , uma revista cientafica revisada por pares publicada pela Associação Americana para o Avana§o da Ciência (AAAS).
"A maioria das pessoas conhecedoras de magnetismo provavelmente diria que era impossível transformar eletricamente um material não magnético em material magnanãtico. Quando olhamos um pouco mais fundo, no entanto, vimos uma rota em potencial e a fizemos acontecer", disse Chris Leighton, o pesquisador principal do estudo e um professor da Universidade McKnight da Universidade de Minnesota, no Departamento de Engenharia Química e Ciência dos Materiais.
"Ficamos surpresos com o resultado", disse Leighton. "Ao aplicar a tensão, essencialmente despejamos elanãtrons no material. Acontece que, se vocêobtiver concentrações suficientemente altas de elanãtrons, o material desejara¡ espontaneamente se tornar ferromagnanãtico, o que pudemos entender com a teoria. Isso tem muito potencial." Tendo feito isso com sulfeto de ferro, achamos que também podemos fazaª-lo com outros materiais ".
Leighton e seus colegas, incluindo Eray Aydil na Universidade de Nova York e Laura Gagliardi (química) na Universidade de Minnesota, estudam sulfeto de ferro , ou "ouro do tolo", hámais de uma década para possível uso em células solares. O enxofre, em particular, éum subproduto altamente abundante e de baixo custo da produção de petra³leo. Infelizmente, cientistas e engenheiros não encontraram uma maneira de tornar o material eficiente o suficiente para realizar células solares de baixo custo e abundantes na Terra.
"Na³s realmente voltamos ao material de sulfeto de ferro para tentar descobrir os obsta¡culos fundamentais para células solares baratas e não ta³xicas", disse Leighton. "Enquanto isso, meu grupo também trabalhava no campo emergente da magnetoia´nica, onde tentamos usar tensaµes elanãtricas para controlar propriedades magnanãticas de materiais para possaveis aplicações em dispositivos de armazenamento de dados magnanãticos. Em algum momento, percebemos que deveraamos combinar essas duas direções de pesquisa, e valeu a pena. "
Leighton disse que seu objetivo era manipular as propriedades magnanãticas dos materiais apenas com uma tensão, com muito pouca corrente elanãtrica, o que éimportante para tornar os dispositivos magnanãticos mais eficientes em termos energanãticos. Os progressos realizados atéo momento incluaam ligar e desligar o ferromagnetismo, a forma tecnologicamente mais importante de magnetismo, em outros tipos de materiais magnanãticos. O sulfeto de ferro, no entanto, ofereceu a perspectiva de induzir ferromagnetismo potencialmente eletricamente em um material totalmente não magnético .
No estudo, os pesquisadores usaram uma técnica chamada porta eletrolatica. Eles pegaram o material não magnético de sulfeto de ferro e o colocaram em um dispositivo em contato com uma solução ia´nica, ou eletra³lito, compara¡vel ao Gatorade. Eles então aplicaram apenas 1 volt (menos voltagem que uma bateria doméstica), moveram moléculas carregadas positivamente para a interface entre o eletra³lito e o sulfeto de ferro e induziram magnetismo. a‰ importante ressaltar que eles foram capazes de desligar a tensão e retornar o material ao seu estado não magnanãtico, o que significa que eles podem ativar e desativar o magnetismo de forma reversavel.
"Ficamos surpresos com o resultado", disse Leighton. "Ao aplicar a tensão, essencialmente despejamos elanãtrons no material. Acontece que, se vocêobtiver concentrações suficientemente altas de elanãtrons, o material desejara¡ espontaneamente se tornar ferromagnanãtico, o que pudemos entender com a teoria. Isso tem muito potencial." Tendo feito isso com sulfeto de ferro, achamos que também podemos fazaª-lo com outros materiais ".
Leighton disse que eles nunca imaginariam tentar essa abordagem se não fosse a pesquisa de sua equipe que estudava sulfeto de ferro para células solares e o trabalho em magnetoia´nicos.
"Foi a convergaªncia perfeita de duas áreas de pesquisa", disse ele.
Leighton disse que o pra³ximo passo écontinuar a pesquisa para replicar o processo em temperaturas mais altas, o que os dados preliminares da equipe sugerem que certamente deve ser possível. Eles também esperam tentar o processo com outros materiais e demonstrar potencial para dispositivos reais.