Físicos descobrem novo efeito magneto

Um material especial foi investigado para que, à primeira vista, nenhum efeito magneto seria esperada em absoluto. Mas experimentos cuidadosos agora têm demonstrado que o efeito pode ser observado neste material, ele só funciona de forma completamente diferente do que o habitual. Ele pode ser controlado de uma forma muito sensível: Mesmo as pequenas alterações na direcção do campo magnético pode mudar as propriedades eléctricas do material para um estado completamente diferente.

Simetria controla o acoplamento

"Se as propriedades elétricas e magnéticas de um cristal são acoplados ou não depende de simetria interna do cristal", diz Prof. Andrei Pimenov, do Instituto de Física do Estado Sólido na TU Wien. "Se o cristal tem um alto grau de simetria, por exemplo, se um lado do cristal é exatamente a imagem espelhada do outro lado, então por razões teóricas, não pode haver nenhum efeito magneto."

Isto aplica-se para o cristal, que agora tem sido examinado em detalhe, um assim chamado langasite feito de lantânio, de gálio, de silício e de oxigénio, dopada com átomos de holmium. "A estrutura cristalina é tão simétrico que ele realmente não deve permitir qualquer efeito magnetoeléctricos. E no caso de campos magnéticos fracos na verdade não há acoplamento alguma com as propriedades elétricas do cristal", diz Andrei Pimenov. "Mas se aumentar a força do campo magnético, algo notável acontece: Os átomos holmium mudar o seu estado quântico e ganhar um momento magnético Isso quebra a simetria interna do cristal.".

De um ponto puramente de vista geométrico, o cristal ainda é simétrica, mas o magnetismo dos átomos tem que ser levado em conta, bem como, e isto é o que quebra a simetria. Por conseguinte, a polarização eléctrica do cristal pode ser alterado com um campo magnético. "A polarização é quando as cargas positivas e negativas no cristal são deslocados um pouco, com relação ao outro", explica Pimenov. "Isso seria fácil de conseguir com um campo elétrico, mas devido ao efeito de magneto, isso também é possível usando um campo magnético."

Não é a força, é a direção

Quanto mais forte o campo magnético, o mais forte seu efeito sobre a polarização elétrica. "A relação entre polarização e intensidade do campo magnético é aproximadamente linear, que não é nada incomum", diz Andrei Pimenov. "O que é notável, porém, é que a relação entre polarização e a direção do campo magnético é fortemente não-linear. Se você mudar a direção do campo magnético um pouco, a polarização pode derrubar completamente terminado. Este é um novo formar do efeito magneto, o que não era conhecido antes ". Assim, uma pequena rotação pode decidir se o campo magnético pode alterar a polarização elétrica do cristal ou não.

Possibilidade de novas tecnologias de armazenamento

"O efeito magneto irá desempenhar um papel cada vez mais importante para diversas aplicações tecnológicas", diz Andrei Pimenov. "Em uma próxima etapa, vamos tentar mudar propriedades magnéticas com um campo elétrico em vez de alterar propriedades elétricas com um campo magnético. Em princípio, isso deve ser possível em exatamente da mesma maneira."

Se esta for bem-sucedido, seria uma forma promissora nova para armazenar dados em sólidos. "Em memórias magnéticas como discos rígidos de computador, os campos magnéticos são necessários hoje", explica Pimenov. "Eles são gerados com bobinas magnéticas, o que exige uma quantidade relativamente grande de energia e tempo. Se houvesse uma maneira direta para mudar as propriedades magnéticas de uma memória de estado sólido com um campo elétrico, este seria um grande avanço."