Material magnético que congela quando aquecido intriga cientistas

Imãs de neodímio são, na verdade, uma mistura dele com ferro, o que permite que ele se comporte como se espera. No caso do material magnético puro, ele congela quando aquecido (Imagem: Lekdood/Shuttterstock)

Um time de pesquisadores da Universidade Radbound, na Holanda, estão perplexos com o comportamento de um material magnético que, estranhamente, congela quando aquecido. O objeto em questão, um ímã de neodímio, foi algo de um estudo publicado no jornal científico Nature Physics.

“É bem contraproducente”, disse Alexander Khajetoorians, físico que assina a autoria do estudo. “É como se a água se transformasse em um cubo de gelo quando fervida”.

Apesar de intrigante, existe uma razão científica para isso: em imãs normais, feitos de ferro, um fenômeno comum chamado “giro magnético” dos átomos se alinham na mesma direção – ou seja, em um espaço tridimensional, seus pólos magnéticos ao norte e ao sul se orientam sempre da mesma forma. Outros materiais, como cobre, apresentam giros magnéticos mais aleatórios, o que físicos chamam de “vidro giratório”.

O neodímio, um metal normalmente encontrado em países como Brasil, China, EUA, Índia, Sri Lanka  e Austrália (e altamente irritante para os olhos e pele) rende ótimos imãs, mas o que as pessoas conhecem como “imã de neodímio” é, na verdade, uma mistura ferromagnética – ou seja, uma mistura dele com o ferro comum, justamente para que seus giros magnéticos se alinhem corretamente.

Quando puro, o neodímio não se comporta como outros metais. Não se passaram nem dois anos desde que um estudo anterior determinou que esse metal tem o que se convém chamar de “vidro de giro auto induzido”. Na prática: seus giros magnéticos são naturalmente “bugados”, como diz a expressão internética.

No que tange a temperatura, normalmente o que ocorre é: você esquenta um metal, isso aumenta a sua energia, que por sua vez amplia o movimento e velocidade dos seus giros magnéticos. Contrariamente, resfrie um metal e seus giros magnéticos também desaceleram, talvez até parem.

Material magnético que congela

O material magnético do neodímio, porém, congela quando aquecido: cientistas liderados por Khajetoorians observaram que, quando o neodímio sai de -268 ºC (Celsius) e vai para -265ºC, ele é induzido a um estado de paralisação. E quando o metal foi resfriado, seus giros aumentaram novamente.

O time especula que isso tem a ver com um outro fenômeno – “frustração”, e sim, esse é o nome. Basicamente, um metal é incapaz de se colocar em um estado esperado, o que faz com que seus átomos – e os respectivos giros – entrem em desordem.

No caso do neodímio, é possível que seu giro magnético tenha propriedades que dependem da temperatura. Ao aumentá-la, essas propriedades enfraquecem, gerando o momento de “frustração”. “Esse congelamento de padrões normalmente não ocorre em materiais magnéticos”, disse Khajetoorians.

O que vai acontecer agora é a continuidade dos estudos, a fim de descobrir exatamente qual é o mecanismo que permite a existência de um material magnético que congela quando aquecido, disse o cientista: “se ao final de tudo conseguirmos criar um modelo de como esses materiais se comportam, isso também pode ser extrapolado para o comportamento de uma ampla gama de materiais”, ele disse.

Em temperaturas mais baixas, os spins assumem padrões aleatórios, onde cada um gira como uma hélice com uma torção particular. Sob aquecimento, os spins escolhem um dos padrões de hélice particulares, travando nele, um fenômeno que normalmente ocorre quando a temperatura diminui.

[Imagem: Radboud University]

Fontes:
https://olhardigital.com.br/2022/07/06/ciencia-e-espaco/material-magnetico-que-congela-quando-aquecido-intriga-cientistas/

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=natureza-invertida-spins-magneticos-congelam-quando-material-aquecido&id=010160220707#.YsxGVXbMJPY