Magnetismo dirige átomos individuais, derrubando teorias

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/06/2025

?tomos dirigidos por magnetismo

F?sicos alem?es conseguiram pela primeira vez mover ?tomos individuais usando apenas o magnetismo, abrindo caminho para a explora??o do movimento at?mico na nanotecnologia e no armazenamento de dados.

Normalmente os ?tomos individuais se movem sobre uma superf?cie de modo aleat?rio, influenciados sobretudo pela simetria cristalina da superf?cie. Esse processo, conhecido como "difus?o", desempenha um papel central na fabrica??o de semicondutores, em catalisadores ou na constru??o de nanoestruturas.

H? algum tempo, f?sicos te?ricos t?m sugerido que o magnetismo tamb?m poderia influenciar o movimento de ?tomos individuais, e agora Felix Zahner e colegas das universidades de Kiel e Hamburgo demonstraram isto experimentalmente pela primeira vez: Os ?tomos foram direcionados especificamente ao longo de uma dire??o em uma superf?cie magn?tica.

Usando um microsc?pio de tunelamento de varredura e trabalhando em temperaturas pr?ximas ao zero absoluto, a equipe colocou ?tomos individuais, como cobalto, r?dio e ir?dio, sobre uma heteroestrutura formada por uma camada de mangan?s com exatamente uma camada at?mica depositada sobre uma superf?cie de r?nio - os f?sicos chamam esses ?tomos postos sobre a superf?cie de um cristal, mas n?o participantes da estrutura cristalina, de "ad?tomos".

Esta estrutura criou uma superf?cie particularmente bem definida e magneticamente ordenada, na qual as propriedades magn?ticas das linhas at?micas individuais s?o conhecidas com precis?o.

Embora a estrutura tenha uma estrutura sim?trica e hexagonal, os ?tomos n?o se moveram aleatoriamente em nenhuma das seis dire??es poss?veis, mas seguiram sempre ao longo das linhas magn?ticas - mesmo quando os pr?prios ?tomos n?o eram magn?ticos, como no caso do r?dio ou do ir?dio.

Mec?nica qu?ntica explica

Para explicar o fen?meno, a equipe precisou lan?ar m?o de c?lculos da mec?nica qu?ntica rodando em um supercomputador.

As simula??es confirmaram que ? energeticamente mais f?cil para os ?tomos se moverem ao longo das linhas magn?ticas do que cruzando-as. A causa est? em uma intera??o magn?tica entre o ad?tomo e os ?tomos da superf?cie.

Imagine ?tomos e ad?tomos como min?sculos ?m?s. Em ?tomos de elementos magn?ticos como o cobalto, essa intera??o ? criada por seu pr?prio momento magn?tico. No caso de ?tomos de elementos n?o-magn?ticos, como r?dio ou ir?dio, um pequeno momento magn?tico s? ? causado pela intera??o com a superf?cie, influenciando a dire??o do movimento. Assim, os ?tomos se movem preferencialmente ao longo das linhas magn?ticos da superf?cie.

At? agora, a f?sica assumia que o magnetismo n?o desempenhasse um papel no movimento dos ?tomos individuais - essa suposi??o agora foi refutada pelos resultados experimentais.

"As propriedades magn?ticas de uma superf?cie podem influenciar a mobilidade de ?tomos individuais," reafirmou o professor Soumyajyoti Haldar. "Isso abre novas possibilidades para o controle espec?fico dos movimentos at?micos - por exemplo, para aplica??es em nanotecnologia, armazenamento de dados ou o desenvolvimento de novos materiais."

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