Magnetização induzida por laser: uma abordagem revolucionária na ciência dos materiais

por Amir Hussein
5 comentários
laser-induced magnetization

Um poderoso pulso de laser, quando direcionado a uma liga de ferro, derrete momentaneamente a área alvo, criando uma pequena zona magnética. Esta descoberta é creditada a HZDR/Sander Münster.

Um estudo colaborativo descobriu que pulsos de laser breves e intensos podem induzir magnetização em ligas de ferro. Este avanço tem implicações significativas para a tecnologia de sensores magnéticos, armazenamento de dados e campo da spintrônica.

Tradicionalmente, magnetizar um prego de ferro envolve esfregá-lo com uma barra magnética. No entanto, pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), em parceria com o Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM), desenvolveram um método não convencional: utilizar pulsos de laser ultracurtos em certas ligas de ferro para induzir a magnetização. Sua pesquisa se estende a diferentes classes de materiais, ampliando potencialmente o escopo de aplicações. Essas descobertas foram publicadas na revista Advanced Functional Materials.

Inovações em técnicas de magnetização

Esta descoberta surpreendente remonta a 2018. A equipe do HZDR descobriu que quando uma camada de liga de ferro-alumínio foi exposta a pulsos de laser ultracurtos, o material não magnético se transformou em magnético. Os pulsos de laser reorganizam a estrutura atômica, fazendo com que os átomos de ferro se agrupem mais próximos e formem um ímã. Os pesquisadores poderiam então reverter a magnetização com pulsos de laser mais fracos, permitindo-lhes criar e apagar pequenas áreas magnéticas em uma superfície.

O experimento inicial levantou várias questões. Dr. Rantej Bali da HZDR procurou determinar se este efeito era exclusivo da liga ferro-alumínio ou aplicável a outros materiais. Colaborando com o Dr. Theo Pflug do LHM e colegas da Universidade de Saragoça, eles expandiram sua pesquisa.

Estudando Magnetização com Pulsos de Laser

Seu foco mudou para uma liga de ferro-vanádio, que, diferentemente da liga estruturada de ferro-alumínio, possui um arranjo atômico mais desordenado e amorfo. Eles utilizaram o método bomba-sonda para monitorar os efeitos da irradiação laser.

“Nós magnetizamos a liga com um forte pulso de laser e simultaneamente refletimos um pulso mais fraco na superfície do material”, explica Theo Pflug. A análise do pulso refletido ajuda a determinar os atributos físicos do material. Este processo é repetido, estendendo o intervalo entre os pulsos iniciais e subsequentes, criando um conjunto de dados de reflexão sequencial que ilustra os processos acionados por laser.

Fusão Rápida e Formação Magnética

A pesquisa revelou que a liga de ferro-vanádio, apesar de sua estrutura atômica diferente, poderia ser magnetizada através da exposição ao laser. “Em ambas as ligas, o pulso de laser derrete brevemente o material no ponto de irradiação, apagando a estrutura anterior e formando uma pequena área magnética”, esclarece Rantej Bali.

Isto indica que tais fenômenos magnéticos podem ocorrer em várias estruturas atômicas.

A equipe também está analisando o timing desses processos. “Agora compreendemos a escala temporal destes eventos”, acrescenta Theo Pflug. Inicialmente, o pulso do laser energiza os elétrons, que, em picossegundos, transferem energia para os núcleos atômicos. Esta transferência de energia leva à formação de uma estrutura magnética, que é então estabilizada por resfriamento rápido. Experimentos futuros se concentrarão na observação do rearranjo atômico durante a magnetização usando raios X intensos.

Potenciais aplicações à vista

Embora ainda em fase de desenvolvimento, esta pesquisa sugere aplicações potenciais. Por exemplo, o uso de lasers para colocar pequenos ímãs na superfície de um chip poderia beneficiar a fabricação de sensores magnéticos em veículos e o armazenamento de dados magnéticos.

Este fenómeno também poderá desempenhar um papel na spintrónica, onde os sinais magnéticos poderão substituir os electrões nos transístores da computação digital, abrindo caminho para a futura tecnologia informática.

Referência: “Reordenação de rede química e posicional induzida por laser gerando ferromagnetismo” por Theo Pflug, Javier Pablo-Navarro, Md. Shabad Anwar, Markus Olbrich, César Magén, Manuel Ricardo Ibarra, Kay Potzger, Jürgen Faßbender, Jürgen Lindner, Alexander Horn e Rantej Bali, 21 de novembro de 2023, Materiais Funcionais Avançados.
DOI: 10.1002/adfm.202311951

Perguntas frequentes (FAQs) sobre magnetização induzida por laser

Qual é a principal descoberta na magnetização induzida por laser?

Um estudo descobriu que pulsos de laser ultracurtos podem magnetizar ligas de ferro, o que tem implicações significativas para a tecnologia de sensores magnéticos, armazenamento de dados e spintrônica.

Como funciona a magnetização induzida por laser?

A magnetização induzida por laser envolve o uso de um forte pulso de laser para derreter momentaneamente uma liga de ferro no ponto irradiado, fazendo com que os átomos se reorganizem e formem uma pequena área magnética.

Quais são as aplicações potenciais desta descoberta?

Esta técnica poderia ser usada para criar sensores magnéticos sensíveis para veículos, em armazenamento de dados magnéticos e em spintrônica para processos de computação digital.

Quem conduziu esta pesquisa sobre magnetização induzida por laser?

A pesquisa foi conduzida por uma equipe do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e do Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM).

Quais materiais são afetados por este processo de magnetização induzido por laser?

Inicialmente, o processo foi observado em uma liga de ferro-alumínio, mas pesquisas posteriores mostraram que ele também se aplica a ligas de ferro-vanádio com diferentes estruturas atômicas.

Mais sobre magnetização induzida por laser

você pode gostar

5 comentários

Emilly R. Dezembro 19, 2023 - 6:56 pm

Eu li sobre isso em outro artigo, eles disseram que poderia ser uma virada de jogo para armazenamento de dados, mas não tenho certeza de como funciona.

Responder
João Smith Dezembro 19, 2023 - 10:34 pm

uau, isso é realmente incrível, hein, ferro sendo magnetizado apenas por pulsos de laser? a ciência está uma loucura hoje em dia

Responder
LaserLover Dezembro 20, 2023 - 3:25 am

Adoro como os lasers são usados para tudo hoje em dia, desde a medicina até a fabricação de ímãs. Simplesmente fantástico!

Responder
MagnéticoMike Dezembro 20, 2023 - 8:33 am

pesquisa interessante, mas e quanto ao custo dessa tecnologia, parece que seria caro implementá-la em grande escala.

Responder
TechGuru99 Dezembro 20, 2023 - 9:52 am

Então, se eu acertar, o laser reorganiza os átomos para criar ímãs? isso é muito legal, mas também parece complexo.

Responder

Deixe um comentário

* Ao utilizar este formulário você concorda com o armazenamento e tratamento de seus dados por este site.

SciTechPost é um recurso da web dedicado a fornecer informações atualizadas sobre o mundo acelerado da ciência e da tecnologia. Nossa missão é tornar a ciência e a tecnologia acessíveis a todos por meio de nossa plataforma, reunindo especialistas, inovadores e acadêmicos para compartilhar seus conhecimentos e experiências.

Se inscrever

Assine meu boletim informativo para novas postagens no blog, dicas e novas fotos. Vamos nos manter atualizados!

© 2023 SciTechPost

pt_PTPortuguês