Descoberto novo elemento magnético a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/06/2018

Este esquema mostra como uma fase tetragonal do rutênio foi forçada em um filme fino. [Imagem: Patrick Quarterman et al. - 10.1038/s41467-018-04512-1]

Elementos ferromagnéticos

O elemento químico rutênio (Ru) tornou-se o quarto elemento químico a apresentar propriedades magnéticas a temperatura ambiente.

Esta descoberta deverá ser usada para viabilizar componentes de lógica e memória magnéticas para computadores, sensores e outros dispositivos que usam materiais magnéticos.

O ferromagnetismo é o mecanismo básico pelo qual certos materiais (como o ferro) formam ímãs permanentes ou são atraídos por ímãs.

Até agora, sabíamos de apenas três elementos da tabela periódica que são ferromagnéticos a temperatura ambiente - ferro (Fe), cobalto (Co) e níquel (Ni). O elemento de terras raras gadolínio (Gd) não ocupa uma vaga por apenas 8 graus Celsius.

Patrick Quarterman e seus colegas da Universidade de Minnesota, nos EUA, demonstraram agora que o rutênio é o quarto material ferromagnético de um único elemento químico.

Eles comprovaram isto fabricando filmes ultrafinos do material para forçar a manifestação da sua fase ferromagnética. O rutênio prefere cristalizar em uma configuração hexagonal, que não é ferromagnética, mas a equipe conseguiu forçá-lo a cristalizar em uma configuração tetragonal, que revelou o ferromagnetismo a temperatura ambiente.

"Levamos cerca de dois anos para encontrar um caminho adequado para crescer este material e validá-lo. Este trabalho irá levar a comunidade de pesquisas magnéticas a examinar os aspectos fundamentais do magnetismo em muitos [outros] elementos bem conhecidos," disse o professor Jian-Ping Wang, coordenador da equipe.

Rutênio magnético

A gravação magnética é a tecnologia dominante no armazenamento de dados, mas as memórias de acesso aleatório magnéticas (MRAM) estão começando a ocupar seus lugares.

Essas memórias e dispositivos lógicos magnéticos impõem restrições adicionais aos materiais magnéticos onde os dados são armazenados e computados, em comparação com os materiais magnéticos tradicionais dos discos rígidos.

Essa pressão por novos materiais aumentou o interesse em encontrar as condições certas para tornar magnéticos materiais que normalmente não são ferromagnéticos, como o próprio rutênio, o paládio (Pd) e o ósmio (Os). Quarterman e seus colegas afirmam que este experimento abre as portas para estudos fundamentais deste novo rutênio ferromagnético e seus assemelhados.

Do ponto de vista das aplicações práticas, o rutênio é interessante porque ele é resistente à oxidação, e previsões teóricas afirmam que ele tem uma alta estabilidade térmica - um requisito vital para a viabilização das memórias magnéticas que a equipe pretende demonstrar a seguir.

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Bibliografia:

Demonstration of Ru as the 4th ferromagnetic element at room temperature
Patrick Quarterman, Congli Sun, Javier Garcia-Barriocanal, Mahendra DC, Yang Lv, Sasikanth Manipatruni, Dmitri E. Nikonov, Ian A. Young, Paul M. Voyles, Jian-Ping Wang
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 2058
DOI: 10.1038/s41467-018-04512-1