{"id":21604,"date":"2024-01-10T10:51:29","date_gmt":"2024-01-10T13:51:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/?p=21604"},"modified":"2024-01-10T10:51:31","modified_gmt":"2024-01-10T13:51:31","slug":"fisico-brasileiro-descobre-que-hopfions-atuam-como-lentes-em-ondas-de-spin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/fisico-brasileiro-descobre-que-hopfions-atuam-como-lentes-em-ondas-de-spin\/","title":{"rendered":"F\u00edsico brasileiro descobre que hopfions atuam como \u201clentes\u201d em ondas de spin"},"content":{"rendered":"\n

Professor da Universidade Federal de Vi\u00e7osa, que est\u00e1 no fim do p\u00f3s-doutorado na Universidade do Chile, conduziu estudo te\u00f3rico in\u00e9dito que foi capa em outubro da Physical Review Letters<\/em><\/p>\n\n\n\n

Um estudo te\u00f3rico do qual participou o f\u00edsico brasileiro Vagson L. Carvalho-Santos, professor da Universidade Federal de Vi\u00e7osa (UFV), aprofundou as pesquisas sobre uma estrutura topol\u00f3gica magn\u00e9tica microsc\u00f3pica cuja verifica\u00e7\u00e3o experimental \u00e9 rar\u00edssima, mas que pode ajudar a revolucionar os equipamentos eletr\u00f4nicos. Os resultados foram publicados em outubro de 2023 no artigo \u201cHopfion-Driven Magnonic Hall Effect and Magnonic Focusing<\/a>\u201d, que chegou at\u00e9 a ser capa da revista cient\u00edfica Physical Review Letters (PRL) no fim da semana do dia 20 daquele m\u00eas.<\/p>\n\n\n\n

Essas estruturas s\u00e3o chamadas de hopfions, que para serem explicadas \u00e9 preciso retroceder em alguns conceitos. H\u00e1 uma \u00e1rea de crescente import\u00e2ncia chamada de spintr\u00f4nica<\/a>, que utiliza o spin do el\u00e9tron para manipular informa\u00e7\u00f5es, explorando fen\u00f4menos f\u00edsicos relacionados ao momento magn\u00e9tico da part\u00edcula. Em certas configura\u00e7\u00f5es de materiais, o spin de cada el\u00e9tron se une formando skyrmions, que s\u00e3o nanoestruturas magn\u00e9ticas, redemoinhos de spins, proposta teoricamente em 1962 e cuja exist\u00eancia foi comprovada em laborat\u00f3rio em 2009. E eles se re\u00fanem em grupos, formando certos sistemas magn\u00e9ticos. Uma outra estrutura topol\u00f3gica bidimensional s\u00e3o os bimerons, cuja carga topol\u00f3gica \u00e9 a mesma do skyrmion, e s\u00e3o formados por um par de v\u00f3rtice e antiv\u00f3rtice.<\/p>\n\n\n\n

A partir de skymions e b\u00edmerons surgem os hopfions quando esses elementos s\u00e3o \u201cenrolados\u201d, formando uma estrutura em tr\u00eas dimens\u00f5es. Imagine um fio de cabelo que, em certo ponto, se desenvolve em formato de espiral, mais ou menos parecido com a haste da folha da flor que est\u00e1 ao fundo na parede nesta foto do professor Vagson, que concedeu a entrevista em uma sala na Universidade do Chile, em Santiago, onde termina seu p\u00f3s-doutorado.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

E o estudo do professor da UFV analisou o comportamento de ondas de spin, que s\u00e3o excita\u00e7\u00f5es sobre o estado fundamental de um sistema no qual uma magnetiza\u00e7\u00e3o \u00e9 transferida entre os spins um a um, como num efeito-domin\u00f3. Em 2014, ele descobriu que a emerg\u00eancia de v\u00f3rtices de ondas de spin quando essas passam por um ponto Bloch. Foi nessa \u00e9poca que ele, junto com o professor \u00c1lvaro N\u00fa\u00f1es, da Universidade do Chile, tiveram a ideia de calcular o que aconteceria se a onda de spin passasse por um hopfion.<\/p>\n\n\n\n

\u201cA gente j\u00e1 imaginava o que ocorreria, mas faltava a matem\u00e1tica. Como o hopfion \u00e9, numa vis\u00e3o mais simplista, um anel de skyrmions ou bimerons, pens\u00e1vamos que a onda passaria e teria um espalhamento em formato de cone, em tr\u00eas dire\u00e7\u00f5es. A nossa surpresa foi descobrir que, al\u00e9m disso, o espalhamento depende da dire\u00e7\u00e3o da onda de spin: de um lado, o hopfion espalha o cone, como uma lente divergente para a luz; se vir do lado oposto, h\u00e1 uma converg\u00eancia para um \u00fanico ponto, como uma lente convergente para a luz. \u00c9 um efeito tipo de lente para a luz. Essa foi a nossa maior surpresa\u201d, explica Vagson.<\/p>\n\n\n\n

Os c\u00e1lculos matem\u00e1ticos tamb\u00e9m preveem que, caso as ondas passem ao lado de um hopfion, onde n\u00e3o h\u00e1 campo magn\u00e9tico, h\u00e1 tamb\u00e9m desvio de dire\u00e7\u00e3o em raz\u00e3o do efeito Aharonov-Bohm, que \u00e9 um fen\u00f4meno qu\u00e2ntico que demonstra a influ\u00eancia de um campo magn\u00e9tico mesmo em regi\u00f5es onde o campo magn\u00e9tico \u00e9 zero. Este efeito foi proposto por Yakir Aharonov e David Bohm em 1959. A ideia central desse efeito \u00e9 que part\u00edculas carregadas, como el\u00e9trons, podem ser afetadas pelo potencial eletromagn\u00e9tico, mesmo que n\u00e3o exista campo magn\u00e9tico na regi\u00e3o onde as part\u00edculas est\u00e3o localizadas. \u201cA onda de spin \u2018sente\u2019 esse campo magn\u00e9tico e se desvia\u201d, explica Vagson.<\/p>\n\n\n\n

\u201cUm dos nossos projetos agora \u00e9 como gerar um hopfion a partir de um efeito semelhente ao utilizado para gerar an\u00e9is de fuma\u00e7a. Estamos tentando estabilizar esses hopfions\u201d, explica o cientista, que avalia que a aplica\u00e7\u00e3o desse estrutura pode ir at\u00e9 muito al\u00e9m do uso em sistemas de armazenamento de dados na chamada spintr\u00f4nica. \u201cTalvez a gente n\u00e3o tenha enxergado a real potencialidade do hopfion, que pode ser usado por muito mais do que isso. Nossa percep\u00e7\u00e3o est\u00e1 muito limitada \u00e0 vis\u00e3o de aplica\u00e7\u00e3o dos skymions.\u201d<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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