Desvendado paradoxo do fotomagnetismo

Energia

Ali Sundermier – SLAC – 31/12/2020

Fotomagnetismo

Reaes qumicas induzidas pela luz – que dependem de eltrons em movimento para converter ftons em energia – esto no corao 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 eletrnicos e atmicos durante esse processo podem dar origem ao magnetismo, abrindo a possibilidade de criao de uma nova gerao de dispositivos de armazenamento de dados.

Mas, at agora, os cientistas no sabiam como ocorria esse fenmeno, chamado fotomagnetismo, porque tudo acontece incrivelmente rpido. ” como o famoso paradoxo do ovo e da galinha: ningum poderia dizer definitivamente se os eltrons esto causando as mudanas atmicas ou vice-versa,” disse Eric Collet, do Instituto de Fsica de Rennes, na Frana.

Agora, usando um laser de raios X no Laboratrio Nacional do Acelerador SLAC, nos EUA, uma equipe liderada por Collet e Marco Cammarata resolveu essa questo de dcadas.

Eles demonstraram que so os rearranjos atmicos induzidos pela luz que colocam a transferncia de eltrons em ao.

Isso ajudar no desenvolvimento de materiais fotomagnticos mais eficientes e, potencialmente, na to esperada criao de dispositivos de armazenamento de dados mais rpidos e mais eficientes.

Energia solar e armazenamento de dados

O experimento envolveu minsculos cristais fotomagnticos feitos de cobalto e ferro. Os pesquisadores usaram um laser para iniciar uma reao nos cristais, seguido por um flash de laser ultrarrpido de raios X, que produziu fotos de como os cristais responderam durante os primeiros milionsimos de bilionsimo de segundo – a escala de tempo em que os eltrons se movem atravs de uma molcula .

Essa tcnica permitiu criar filmes de como os tomos se reorganizavam e como os eltrons eram transferidos entre os tomos de cobalto e ferro, mostrando que a reao comea com uma excitao eletrnica ultrarrpida que impulsiona os movimentos atmicos ao redor do tomo de cobalto.

“Esta pesquisa um grande passo para entender como ocorrem os processos de deformao molecular e a transferncia de eltrons,” disse Collet. “Isso pode nos ajudar a projetar novos materiais para melhorar a reao luz e melhorar a eficincia do processo.”

As aplicaes incluem melhorias na converso de energia solar em eletricidade, catlise qumica por luz e dispositivos de armazenamento de dados ultrarrpidos, acrescentou o pesquisador.

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