Nanoilhas magnticas promissoras so encontradas dentro de ligas metlicas

Eletrnica

Com informações do Jornal da USP – 21/01/2022

Ligas metlicas altamente concentradas

Ao avaliar a resistncia radiao de ligas metlicas altamente concentradas – usadas na construo de reatores nucleares – uma equipe internacional liderada por pesquisadores brasileiros identificou materiais com propriedades magnticas excepcionais.

Denominadas nanoilhas magnticas, esses materiais contm ferro e cobalto e, apesar de apresentarem escala nanomtrica, ou seja, terem tamanho diminuto, possuem um forte ferromagnetismo.

Na verdade, essas propriedades magnticas justamente nessas dimenses abrem o caminho para o uso futuro das nanoilhas magnticas em dispositivos eletrnicos de armazenamento e transferncia de dados, aumentando sua velocidade e desempenho.

Diferente das ligas metlicas normais, basicamente um material feito a partir da mistura de diferentes propores de dois ou mais metais, nas ligas metlicas altamente concentradas as concentraes dos elementos so praticamente iguais. E essa composio torna as ligas altamente concentradas mais estveis.

“Da a conexo com a rea nuclear: Ligas mais estveis estariam diretamente relacionadas a uma possvel alta resistncia irradiao, o que sugere uma possvel aplicao direta na construo reatores nucleares, tanto de fisso, quanto de fuso, como materiais estruturais. Tambm se demonstrou que algumas dessas ligas possuem excelente resistncia mecnica e alta resistncia corroso, muitas vezes superior a outras j existentes,” detalhou o fsico Matheus Tunes, da Universidade de So Paulo (USP).

Fabricao das nanoilhas magnticas

Para produzir a liga, foi usado um mtodo de deposio fsica em filmes finos, para testes em escala laboratorial.

“Ela foi produzida com cinco elementos – cobalto, cromo, cobre, ferro e nquel – em quantidades similares. Aps a sntese da liga, verificou-se que os tomos de cada elemento ocupavam posies aleatrias, formando uma soluo slida desordenada,” contou Tunes. “Essa liga no apresentou boa resistncia irradiao, questionando a hiptese de que possui alta estabilidade. Mas, surpreendentemente, sob irradiao e recozimento a temperaturas moderadas, o ferro e o cobalto saram da soluo slida, para formao de precipitados nanomtricos com estrutura cbica.”

Foi assim que nasceram as nanoilhas magnticas, cujo magnetismo inesperadamente forte foi atestado por uma tcnica de microscopia de transmisso chamada de contraste diferencial de fase.

Embora a liga no seja estvel, descartando-a para uso em reatores, a pesquisa demonstra que possvel sintetizar nanoilhas magnticas de ferro e cobalto a partir de uma liga altamente concentrada a temperaturas relativamente baixas, de cerca de 500 C.

“Tambm descobrimos que, uma vez formadas, as nanoilhas magnticas permanecem estveis a altas e baixas temperaturas, indicando que o estado de equilbrio da liga se deve presena delas,” afirmou Tunes.

Uso em reas emergentes

As nanoilhas so compostos altamente ordenados que apresentam excelentes propriedades magnticas, tais como alta permeabilidade, alta saturao magntica e alta coercitividade.

“Esta ltima propriedade uma das mais interessantes, pois uma medida da ‘dureza magntica’ do material, indicando alta habilidade para reter o campo magntico armazenado na nanoilha, aps a remoo de foras externas.

“Isso sugere que essas ilhas magnticas so materiais promissores para aplicao em reas emergentes como a spintrnica, que estuda o spin do eltron, ou seja, sua rotao, alm de seu magnetismo derivado. Atravs da manipulao do spin em nanoilhas magnticas, acredita-se ser possvel desenvolver no futuro novos materiais semicondutores e dispositivos de armazenamento e transferncia de dados, com maior velocidade e eficincia,” concluiu o pesquisador.

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