A descoberta, publicada na prestigiada Physical Review B, abre caminho ao uso deste efeito no desenvolvimento de processadores ou sensores mais versáteis e energeticamente eficientes.
Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) demonstrou que é possível controlar propriedades magnéticas de um material recorrendo a ondas de vibrações acústicas — ou seja, utilizando ultrassons. O estudo foi publicado na revista Physical Review B, uma das mais prestigiadas na área da física da matéria condensada.
A descoberta abre caminho ao uso deste efeito para desenvolvimento de dispositivos eletrónicos, como processadores ou sensores mais versáteis e energeticamente eficientes.
A prova de conceito foi realizada com o material NdFeO₃ (composto por neodímio, ferro e oxigénio), pertencente à família das ferrites de terras-raras. Trata-se de um pequeno cristal com propriedades magnéticas particularmente interessantes.
“Este material tem uma característica muito especial: os átomos de neodímio têm uma forte interação com os de ferro e influenciam o comportamento magnético do material”, explica Joaquim Agostinho Moreira, professor da FCUP e investigador do Instituto de Física de Materiais Avançados, Nanotecnologia e Fotónica (IFIMUP).
Segundo Rui Vilarinho, também autor do estudo, o NdFeO₃ funciona como um “intermediário” que amplia as possibilidades tecnológicas: “Em vez de estarmos limitados a materiais muito específicos, este sistema abre novas vias para manipular o magnetismo mesmo de outros materiais através de vibrações.”
À procura de novas fases “escondidas”
Agora, a equipa quer ir mais longe. O objetivo é usar impulsos de luz muito intensos para, através de vibrações, forçar o material a comportar-se de maneiras que não surgem naturalmente.
Por outras palavras, são novas fases — chamadas “fases escondidas” — que podem revelar propriedades inéditas e úteis para aplicações tecnológicas.
“Atualmente há um grande interesse em estudar o que acontece quando forçamos um material a sair do seu estado normal”, salienta Joaquim Agostinho Moreira. “Quando forçamos o sistema com impulsos de luz muito intensos, conseguimos induzir novas propriedades”.
A equipa da FCUP teve oportunidade de testar as amostras do NdFeO₃ no FELIX (Free-Electron Lasers for Infrared eXperiments), nos Países Baixos. Foto: DR
Desde 2023, a equipa tem realizado experiências em infraestruturas internacionais de grande dimensão, como o FELIX (Free-Electron Lasers for Infrared eXperiments), nos Países Baixos, onde utilizaram luz de elevada potência para estudar o material. Para este estudo, estudaram também o NdFeO₃ em Cambridge e em Coimbra.
Em paralelo, os investigadores lideram uma ação COST — CHIROMAG — dedicada à fonónica em tempos ultracurtos: vibrações extremamente rápidas e um passo essencial para as novas tecnologias ultrarrápidas do futuro.
Para além de Rui Vilarinho e Joaquim Agostinho Moreira, ambos do IFIMUP, são também autores deste estudo Mariana Gomes, recém-doutorada em Física, e a investigadora Ana Silva, que integra o Femtolab, da FCUP.