Quando os pesquisadores irradiam uma fina camada de iodeto de níquel com um pulso laser ultrarrápido, aparecem fenômenos em forma de saca-rolhas chamados "oscilações magnetoelétricas helicoidais quirais". Esses fenômenos podem ser úteis para uma série de aplicações, incluindo memórias de computador rápidas e compactas.
Imagem: Ella Maru Studio.
Conduzido por pesquisadores da Universidade do Texas em Austin e do Instituto Max Planck, o estudo destaca as propriedades particulares do iodeto de níquel, um material multiferroico. Os materiais ferroicos são conhecidos por seus alinhamentos atômicos específicos que lhes conferem propriedades elétricas, magnéticas ou elásticas. Os multiferroicos apresentam várias dessas propriedades simultaneamente, o que pode induzir um fenômeno de acoplamento magnetoelétrico. Este último permite manipular as propriedades magnéticas de um material por meio de um campo elétrico e vice-versa, abrindo caminho para grandes avanços tecnológicos.
A equipe, liderada por Frank Gao, descobriu que o NiI2 possuía um acoplamento magnetoelétrico particularmente poderoso. Este resultado foi obtido ao irradiar amostras deste material com pulsos laser ultrarrápidos e observar as modificações nas ordens elétricas e magnéticas resultantes. Esta descoberta poderia transformar o design de dispositivos eletrônicos, aumentando sua eficiência e reduzindo seu tamanho.
Emil Viñas Boström, coautor do estudo, explica que dois fatores são essenciais para entender a potência deste acoplamento: por um lado, o acoplamento spin-órbita, que liga o spin dos elétrons ao seu movimento orbital em torno dos átomos de iodeto; por outro, o arranjo magnético específico do NiI2, conhecido como espiral ou hélice de spin. Essas características são cruciais para o estabelecimento da ordem ferroelétrica e a força do acoplamento magnetoelétrico.
As aplicações potenciais do NiI2 são vastas. Entre elas, encontra-se a memória magnética para computadores, que pode se tornar muito mais rápida e eficiente em termos de energia graças a este material. Além disso, este acoplamento pode melhorar as conexões em computadores quânticos ou ainda ser utilizado em sensores químicos de alta precisão para a indústria farmacêutica.
Os pesquisadores esperam que estas descobertas permitam identificar outros materiais com propriedades semelhantes e reforçar artificialmente o acoplamento magnetoelétrico para maximizar seu potencial.