Desvendado paradoxo do fotomagnetismo
Ilustração da transferência de cargas elétricas induzidas pela luz. |
Fotomagnetismo
Reações químicas induzidas pela
luz - que dependem de elétrons em movimento para converter fótons em energia -
estão no coração de muitos processos vitais, tanto na natureza quanto na
tecnologia.
Nos anos 1980, os cientistas
descobriram que, em certos materiais, os efeitos combinados dos movimentos
eletrônicos e atômicos durante esse processo podem dar origem ao magnetismo,
abrindo a possibilidade de criação de uma nova geração de dispositivos de armazenamento
de dados.
Mas, até agora, os cientistas não
sabiam como ocorria esse fenômeno, chamado fotomagnetismo, porque tudo acontece
incrivelmente rápido. "É como o famoso paradoxo do ovo e da galinha:
ninguém poderia dizer definitivamente se os elétrons estão causando as mudanças
atômicas ou vice-versa," disse Eric Collet, do Instituto de Física de
Rennes, na França.
Agora, usando um laser de raios X
no Laboratório Nacional do Acelerador SLAC, nos EUA, uma equipe liderada por
Collet e Marco Cammarata resolveu essa questão de décadas.
Eles demonstraram que são os
rearranjos atômicos induzidos pela luz que colocam a transferência de elétrons
em ação.
Isso ajudará no desenvolvimento
de materiais fotomagnéticos mais eficientes e, potencialmente, na tão esperada
criação de dispositivos de armazenamento de dados mais rápidos e mais
eficientes.
Energia solar e armazenamento de
dados
O experimento envolveu minúsculos
cristais fotomagnéticos feitos de cobalto e ferro. Os pesquisadores usaram um
laser para iniciar uma reação nos cristais, seguido por um flash de laser
ultrarrápido de raios X, que produziu fotos de como os cristais responderam
durante os primeiros milionésimos de bilionésimo de segundo - a escala de tempo
em que os elétrons se movem através de uma molécula .
Essa técnica permitiu criar
filmes de como os átomos se reorganizavam e como os elétrons eram transferidos
entre os átomos de cobalto e ferro, mostrando que a reação começa com uma
excitação eletrônica ultrarrápida que impulsiona os movimentos atômicos ao
redor do átomo de cobalto.
"Esta pesquisa é um grande
passo para entender como ocorrem os processos de deformação molecular e a
transferência de elétrons," disse Collet. "Isso pode nos ajudar a
projetar novos materiais para melhorar a reação à luz e melhorar a eficiência
do processo."
As aplicações incluem melhorias
na conversão de energia
solar em eletricidade, catálise química por luz e dispositivos de
armazenamento de dados ultrarrápidos, acrescentou o pesquisador.
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