{"id":6668,"date":"2018-04-30T12:09:04","date_gmt":"2018-04-30T15:09:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=6668"},"modified":"2018-05-07T17:44:46","modified_gmt":"2018-05-07T20:44:46","slug":"artigo-em-destaque-redes-de-atomos-em-rotacao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-redes-de-atomos-em-rotacao\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Redes de \u00e1tomos em rota\u00e7\u00e3o."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: Detecting the phonon spin in magnon\u2013phonon conversion experiments<\/strong>. J. Holanda, D. S. Maior, A. Azevedo & S. M. Rezende. Nature Physics (2018) doi:10.1038\/s41567-018-0079.<\/p>\n

Redes de \u00e1tomos em rota\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

\"box<\/a>No in\u00edcio deste m\u00eas de abril, uma equipe cient\u00edfica brasileira anunciou, em artigo publicado na Nature Physics<\/em> (fator de impacto 22,806), uma impactante novidade sobre a dimens\u00e3o at\u00f4mica e subat\u00f4mica da natureza, objeto da F\u00edsica Qu\u00e2ntica, na qual min\u00fasculas part\u00edculas que tamb\u00e9m se comportam como ondas movimentam-se sem parar.<\/p>\n

A equipe, liderada pelo professor Sergio Machado Rezende<\/a>, conseguiu detectar experimentalmente, pela primeira vez na hist\u00f3ria da ci\u00eancia, f\u00f4nons com spin \u2013 algo parecido a uma vibra\u00e7\u00e3o coletiva de \u00e1tomos interligados (f\u00f4non) girando em torno de um eixo (spin). \u201cNunca qualquer pessoa tinha observado um f\u00f4non com spin antes destes experimentos\u201d, contextualiza Rezende, que \u00e9 professor da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).<\/p>\n

A pesquisa foi totalmente realizada no Departamento de F\u00edsica da UFPE, com financiamento de ag\u00eancias de apoio \u00e0 pesquisa federais (CNPq, CAPES e FINEP) e estadual (FACEPE).<\/p>\n

A descoberta poder\u00e1 ter um impacto importante na chamada \u201cspintr\u00f4nica\u201d, tanto do ponto de vista fundamental (compreens\u00e3o de fen\u00f4menos) quanto aplicado. Assim como a eletr\u00f4nica utiliza a carga el\u00e9trica dos el\u00e9trons para desenvolver tecnologia, a ainda incipiente spintr\u00f4nica aproveita o spin das part\u00edculas para codificar dados e armazen\u00e1-los, transport\u00e1-los e decodifica-los. Nesse contexto, a evid\u00eancia apresentada no artigo da Nature Physics<\/em> abre possibilidades de aproveitamento dos f\u00f4nons no desenvolvimento de dispositivos spintr\u00f4nicos.<\/p>\n

Uma descoberta que quase n\u00e3o aconteceu<\/strong><\/p>\n

A pesquisa que gerou o artigo foi desenvolvida dentro do doutorado em F\u00edsica de Jos\u00e9 Holanda da Silva J\u00fanior<\/a>, defendido em 20 de abril deste ano na UFPE, e orientado pelo professor Sergio Rezende. Al\u00e9m de ser conhecido por ter exercido o cargo de ministro da Ci\u00eancia e Tecnologia de 2005 a 2010, Rezende trabalha com materiais magn\u00e9ticos h\u00e1 mais de meio s\u00e9culo, sendo um cientista internacionalmente destacado nessa \u00e1rea. Rezende tamb\u00e9m \u00e9 s\u00f3cio fundador da SBPMat.<\/p>\n

\"Os<\/a>
Os 4 autores do artigo. A partir da esquerda: Ant\u00f4nio Azevedo da Costa (professor da UFPE), Jos\u00e9 Holanda da Silva J\u00fanior (que acaba de obter seu diploma de doutor pela UFPE), Daniel Souto Maior Pifano Ferreira (doutorando na UFPE) e Sergio Machado Rezende (professor da UFPE).<\/figcaption><\/figure>\n

A ideia do trabalho de tese era gerar uma onda de spin em um material ferromagn\u00e9tico adequado e convert\u00ea-la em um uma onda el\u00e1stica. Dito em termos qu\u00e2nticos, o objetivo era converter \u201cm\u00e1gnons\u201d em \u201cf\u00f4nons\u201d \u2013 transforma\u00e7\u00e3o que \u00e9 poss\u00edvel realizar desde que, nos materiais ferromagn\u00e9ticos, o movimento dos spins pode provocar vibra\u00e7\u00f5es na rede de \u00e1tomos.<\/p>\n

A ideia da convers\u00e3o m\u00e1gnon – f\u00f4non foi bastante estudada nas d\u00e9cadas de 1960 e 1970, comenta\u00a0Rezende. Entretanto, naquele momento, n\u00e3o foi poss\u00edvel obter evid\u00eancias experimentais claras da exist\u00eancia da convers\u00e3o, j\u00e1 que os materiais dispon\u00edveis para fazer os experimentos (materiais \u201cmassivos\u201d) limitavam a observa\u00e7\u00e3o do efeito. \u201cUsava-se cilindros de materiais ferromagn\u00e9ticos\u201d, conta Rezende. \u201cO efeito ocorria, mas era dentro do material e n\u00e3o havia forma de testar se realmente ele estava ocorrendo\u201d, completa. Para se obter evid\u00eancias mais definitivas, era necess\u00e1rio utilizar camadas muito finas de material ferromagn\u00e9tico.<\/p>\n

Nos \u00faltimos 20 anos, explica Rezende, desenvolveu-se tecnologia para fabricar filmes finos de diversos materiais. Com isso, o interesse acad\u00eamico pela convers\u00e3o m\u00e1gnon – f\u00f4non voltou, gerando diversos avan\u00e7os na compreens\u00e3o do fen\u00f4meno na \u00faltima d\u00e9cada.<\/p>\n

Nesse novo contexto, no in\u00edcio do trabalho de tese de Jos\u00e9 Holanda, em 2014, o doutorando, seu orientador e o colaborador Ant\u00f4nio Azevedo da Costa<\/a>\u00a0(tamb\u00e9m professor do Departamento de F\u00edsica da UFPE) conseguiram fabricar um filme fino do material ferromagn\u00e9tico mais adequado para estudar a convers\u00e3o m\u00e1gnon \u2013 f\u00f4non, a granada de \u00edtrio e ferro. Com esse filme fino, a equipe preparou amostras em forma de fitas de 2 x 12 mil\u00edmetros quadrados de superf\u00edcie e 8 micr\u00f4metros de espessura, e realizou com elas dois tipos de experimentos principais.<\/p>\n

O primeiro consiste, em grandes linhas, em aplicar radia\u00e7\u00e3o de micro-ondas numa das duas pontas do filme, gerando uma excita\u00e7\u00e3o nos spins do material. Como consequ\u00eancia, a rota\u00e7\u00e3o (spin) se orienta em torno do campo magn\u00e9tico que \u00e9 aplicado (fen\u00f4meno conhecido como precess\u00e3o). Essa precess\u00e3o coletiva inicia numa ponta da amostra e se propaga como uma onda at\u00e9 chegar \u00e0 outra ponta, motivo pela qual \u00e9 chamada de \u201conda de spin\u201d.<\/p>\n

Se o campo magn\u00e9tico aplicado \u00e0 amostra for uniforme, a onda de spin se atenua e n\u00e3o chega a se converter em onda el\u00e1stica. Por isso, a equipe de Pernambuco utilizou \u00edm\u00e3s de terras-raras (um em cada ponta da amostra) para provocar varia\u00e7\u00f5es no campo magn\u00e9tico ao longo do filme, acompanhando o deslocamento da onda de spin.<\/p>\n

Os experimentos com micro-ondas geraram evid\u00eancias de que a convers\u00e3o m\u00e1gnon \u2013 f\u00f4non estava acontecendo, mas o grupo considerou importante confirmar ou n\u00e3o os resultados por meio de medidas do chamado \u201cespalhamento Brillouin\u201d. Nesse experimento, aplica-se luz laser em algum ponto da amostra e se analisa o espalhamento da luz pelas excita\u00e7\u00f5es no material. O resultado permite determinar qual \u00e9 a natureza da excita\u00e7\u00e3o (neste caso, m\u00e1gnon ou f\u00f4non) que est\u00e1 interagindo com a luz. \u201cA grande vantagem de usar um filme em vez de um material massivo \u00e9 que voc\u00ea pode incidir o laser em qualquer posi\u00e7\u00e3o do filme e pode variar o \u00e2ngulo de incid\u00eancia\u201d, explica Rezende.<\/p>\n

\"Ilustra\u00e7\u00e3o<\/a>
Ilustra\u00e7\u00e3o do sistema de espalhamento Brioullin de luz por f\u00f4nons gerados pela convers\u00e3o de m\u00e1gnons, e resultados da medida da polariza\u00e7\u00e3o da luz.<\/figcaption><\/figure>\n

Jos\u00e9 Holanda ainda estava no in\u00edcio do doutorado, portanto havia de tempo de sobra e as perspectivas eram muito boas. Entretanto, o equipamento de espalhamento Brioullin da UFPE apresentou alguns problemas e, por ser um instrumento cient\u00edfico de certa complexidade, n\u00e3o era poss\u00edvel prever quando voltaria a ficar em condi\u00e7\u00f5es de operar normalmente. Assim, enquanto dois estudantes se dedicavam a consertar o equipamento, Holanda se envolveu em outros trabalhos do grupo, obtendo bons resultados e participando de v\u00e1rios artigos.<\/p>\n

Foi s\u00f3 no segundo semestre de 2017, no final de seu doutorado, que Jos\u00e9 Holanda p\u00f4de voltar ao equipamento de espalhamento Brioullin para completar seu trabalho sobre convers\u00e3o m\u00e1gnon \u2013 f\u00f4non. \u201cN\u00f3s n\u00e3o sab\u00edamos se ele ia conseguir fazer as medidas porque isso n\u00e3o \u00e9 uma coisa trivial, e seria a primeira experi\u00eancia dele com o equipamento\u201d, conta o professor Rezende. Os experimentos foram finalmente realizados com ajuda do mestrando Daniel Souto Maior Pifano Ferreira<\/a>.<\/p>\n

A espera valeu a pena. Al\u00e9m de verificar que a onda de spin (m\u00e1gnons) submetida a um campo magn\u00e9tico n\u00e3o uniforme realmente tinha se convertido em onda el\u00e1stica (f\u00f4nons), a equipe se deparou com uma surpresa: esses f\u00f4nons espalhavam luz circularmente polarizada \u2013 uma evid\u00eancia de que tinham spin. \u201cN\u00f3s n\u00e3o esper\u00e1vamos que o f\u00f4non produzido pela convers\u00e3o do m\u00e1gnon tamb\u00e9m tivesse um certo movimento de rota\u00e7\u00e3o, que \u00e9 o que a gente chama de spin\u201d, conta Rezende.<\/p>\n

Depois de fazer essa descoberta pela via experimental, a equipe fez os c\u00e1lculos te\u00f3ricos correspondentes. \u201cConfirmamos que a teoria previa, realmente, que o f\u00f4non tivesse spin, mas n\u00f3s n\u00e3o sab\u00edamos a teoria antes\u201d, revela o professor Rezende.<\/p>\n

Em quest\u00e3o de semanas, Rezende, Holanda, Azevedo e Maior terminavam de preparar um artigo reportando esta pesquisa, o qual, ap\u00f3s ser ampliado e aprofundado a partir de sugest\u00f5es dos revisores, foi publicado no passado 2 de abril na prestigiada Nature Physics<\/em>.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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