camadas Finas de dois metais não-magnéticos – cobre e manganês, tornam – se ímãs quando eles estão em contato com o buckminsterfulereno moléculas. Esta descoberta foi feita por físicos no Reino Unido, EUA e suíça, e pode levar a novos tipos de dispositivos eletrônicos práticos e até computadores quânticos.
ferromagnetos – como ímãs de geladeira familiares-são materiais que têm momentos magnéticos permanentes. Existem apenas três metais ferromagnéticos à temperatura ambiente – ferro, níquel e cobalto-e isso é explicado em termos do “critério Stoner”, que foi derivado pela primeira vez em 1938 na Universidade de Leeds por Edmund Stoner. Stoner sabia que o magnetismo nos metais é uma propriedade dos elétrons de condução. Esses elétrons estão sujeitos à interação de troca que lhes permite reduzir sua energia alinhando seus momentos magnéticos de spin na mesma direção – criando assim um metal ferromagnético. No entanto, ter giros que apontam na mesma direção aumenta a energia cinética geral dos elétrons. Stoner percebeu que o ferromagnetismo só ocorrerá quando a redução da energia causada pela troca for maior do que o ganho de energia cinética. Quantitativamente, ele mostrou que isso ocorre quando o produto da densidade eletrônica de estados (DOS) – o número de estados de energia disponíveis para os elétrons – e a força da interação de troca (denotada por U) é maior que um.
dando u um impulso
U é chamado de critério Stoner, e é maior do que um para ferro, níquel e cobalto, mas não para seus vizinhos na tabela periódica – manganês e cobre. Agora, uma equipe internacional, incluindo Fatma Al Ma’Mari e Tim Moorsom, da Universidade de Leeds, no Reino Unido, encontrou uma maneira de aumentar o DOS e trocar a interação em cobre e manganês para que eles sejam ferromagnéticos à temperatura ambiente.
a equipe fez suas amostras depositando várias camadas alternadas de C60 e cobre (ou manganês) em um substrato. As camadas de cobre tinham cerca de 2,5 nm de espessura e as camadas C60 com cerca de 15 nm de espessura. C60 é usado porque tem uma grande afinidade eletrônica, o que significa que cada molécula levará até três elétrons de condução do cobre. Espera-se que isso aumente tanto o DOS quanto a força da interação de troca no cobre.
a equipe então mediu a magnetização das amostras em camadas e descobriu que elas eram materiais ferromagnéticos. Os pesquisadores também analisaram amostras nas quais as camadas de cobre e C60 foram separadas por camadas de alumínio e não encontraram evidências de magnetismo, o que sugere que o ferromagnetismo ocorre nas interfaces entre o cobre e C60. Isso foi apoiado por experimentos usando múons, que são sensíveis à profundidade e mostraram que o ferromagnetismo ocorre no cobre próximo à interface C60. A equipe também encontrou ferromagnetismo em temperatura ambiente em camadas C60 / manganês, mas com uma magnetização mais fraca.
campo crítico
surpreendentemente, quando os pesquisadores calcularam U para suas amostras de cobre, eles descobriram que era inferior a um. Em outras palavras, as amostras não deveriam ter sido ferromagnéticas de acordo com o critério de Stoner. No entanto, outras investigações teóricas sugerem que as amostras devem se tornar ferromagnet quando expostas a um campo magnético relativamente pequeno – algo que teria acontecido durante a preparação das amostras. Isso sugere que outros metais não magnéticos podem ser feitos ferromagnéticos aumentando U, mas não necessariamente até um.
embora seja necessário mais trabalho para aumentar a resistência dos ímãs de cobre e manganês, a pesquisa pode resultar no desenvolvimento de novos tipos de pequenos componentes magnéticos. Estes poderiam encontrar uso em dispositivos spintronic, que usam o spin do elétron para armazenar e processar informações, ou mesmo em computadores quânticos nos quais os spins de elétrons são usados como bits quânticos de informação.
a pesquisa é descrita na natureza.