{"id":8963,"date":"2017-01-05T19:00:00","date_gmt":"2017-01-05T21:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=8963"},"modified":"2017-01-05T19:00:00","modified_gmt":"2017-01-05T21:00:00","slug":"uma-fita-magntica-bem-fina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2017\/01\/uma-fita-magntica-bem-fina\/","title":{"rendered":"Uma fita magn\u00e9tica bem fina"},"content":{"rendered":"

\"fita-cassete\"<\/a><\/p>\n

Fitas magn\u00e9ticas podem estar ultrapassadas como m\u00eddia, mas um an\u00e1logo molecular est\u00e1 comprovando uma teoria mais velha que os cassetes<\/h4>\n

Quem tem menos de 20 anos talvez n\u00e3o saiba do que estamos falado. Pra quem n\u00e3o sabe (ou j\u00e1 n\u00e3o se lembra mais), vamos rebobinar [<<] a mem\u00f3ria: uma fita magn\u00e9tica era um estreito filme pl\u00e1stico revestido com um material magnetiz\u00e1vel, que ficava enrolada dentro de uma caixa pl\u00e1stica chamada cassete, servia para gravar e reproduzir som e imagem quando n\u00e3o ficava embolada dentro de um gravador ou reprodutor.<\/p>\n

Avan\u00e7o r\u00e1pido [>>] pra 2017: fitas cassete j\u00e1 est\u00e3o obsoletas faz tempo, mas novos materiais magn\u00e9ticos bidimensionais (realmente bidimensionais porque, como o grafeno, t\u00eam apenas um \u00e1tomo de espessura) est\u00e3o sendo desenvolvidos e estudados em laborat\u00f3rios. Antes de descobrir para o que<\/em> eles v\u00e3o servir, \u00e9 preciso entender como<\/em> eles funcionam. Uma das quest\u00f5es que est\u00e1 sendo investigada pelos cientistas \u00e9 a chamada transi\u00e7\u00e3o de fase magn\u00e9tica em meios bidimensionais.<\/p>\n

Pausa [||]: alguns materiais s\u00e3o magn\u00e9ticos por causa do spin<\/em> de seus el\u00e9trons. Os spins<\/em> s\u00e3o como pequenos \u00edm\u00e3s em miniatura, normalmente representados na forma de flechas (e bem que a gente podia cham\u00e1-los de espinhos<\/em>). Em temperaturas muito baixas, os espinhos<\/em> tendem a se alinhar, formando filas que diminuem a energia dos el\u00e9trons do material.<\/p>\n

Esse \u00e9 um estado an\u00e1logo ao gelo, por exemplo. E como acontece com o gelo, acima de certa temperatura (que varia de material para material), esse estado fica mais fluido e mais desorganizado, com os espinhos<\/em> virados de qualquer jeito pra todo lado. Tipo uma fita emaranhada:<\/p>\n

\"fitak7\"<\/a>
Isso aqui, crian\u00e7as, era o inferno de qualquer um que tentava ouvir m\u00fasica.<\/figcaption><\/figure>\n

Essa transi\u00e7\u00e3o de fase magn\u00e9tica j\u00e1 foi observada e bem documentada em estruturas tridimensionais \u2014 como uma fita cassete que, apesar de fina, tem uma espessura maior que zero. Mas e quanto a objetos mono- ou bidimensionais? Ver\u00edamos uma transi\u00e7\u00e3o de fase numa cadeia ou num plano de \u00e1tomos magnetizados? Essas perguntas j\u00e1 estavam sendo feitas bem antes do surgimento da primeira fita cassete, lan\u00e7ada em 1963.<\/p>\n

Em 1925, f\u00edsico Wilhelm Lenz pediu que seu aluno Ernst Ising resolvesse esse problema para sistemas 1D. Os c\u00e1lculos de Ising mostraram que materiais monodimensionais n\u00e3o passariam por uma transi\u00e7\u00e3o de fase. Ising tentou aplicar a solu\u00e7\u00e3o para materiais bidimensionais, mas descobriu um problema maior ainda, que passou anos sem solu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Corta pra 1943, quando a solu\u00e7\u00e3o foi encontrada por Lars Onsager, que descobriu que os materiais que seguem o modelo de spin<\/em> de Ising t\u00eam uma transi\u00e7\u00e3o de fase. Mesmo sem comprovar sua teoria experimentalmente, Onsager ganhou o Nobel de Qu\u00edmica de 1968 (n\u00e3o exatamente por isso) e sua solu\u00e7\u00e3o para os sistemas bidimensionais passou a fazer parte dos cursos b\u00e1sicos de mec\u00e2nica estat\u00edstica.<\/p>\n

Corta de novo e emenda para o s\u00e9culo XXI, num laborat\u00f3rio sul-coreano. Depois de estudar a solu\u00e7\u00e3o de Onsager, o f\u00edsico Park Je-Geun, do Instituto de Ci\u00eancia B\u00e1sica da Coreia do Sul e seus colegas da Universidade Nacional de Seul perceberam que a solu\u00e7\u00e3o n\u00e3o tinha comprova\u00e7\u00e3o experimental. Ser\u00e1 que Onsager realmente estava certo? Para descobrir, Park et. al.<\/em> precisaram apenas de um espectrosc\u00f3pio, dois tipos de fita e uma tesoura sem ponta.<\/p>\n

Nunca, jamais subestime a import\u00e2ncia de uma tesoura sem ponta.<\/figcaption><\/figure>\n

O material magn\u00e9tico que Park escolheu para estudar foi o tritiohipofosfato de ferro (FePS3<\/sub>). Fazer cristais tridimensionais do FePS3<\/sub> \u00e9 algo simples em um laborat\u00f3rio moderno com uma t\u00e9cnica chamada transporte qu\u00edmico<\/a> por vapor. Como a estrutura cristalina desse material \u00e9 formada por camadas ligadas por for\u00e7as de Van der Waals, formar fitas a partir desses cristais \u00e9 bem f\u00e1cil.<\/p>\n

Basta ter outra fita, capaz de vencer as for\u00e7as de Van der Waals. Um peda\u00e7o de fita crepe serve. Da mesma maneira que a fita crepe pode tirar lascas de tinta da parede, ela extrai camadas superficiais do cristal de tritiohipofosfato de ferro. Para conseguir uma fita de FePS3<\/sub> monodimensional, basta ir tirando lascas do cristal at\u00e9 ele ficar com um \u00e1tomo de espessura. Se voc\u00ea est\u00e1 se perguntando onde entra a tesoura sem ponta, \u00e9 pra cortar os peda\u00e7os de fita crepe.<\/p>\n

Modelo planar de FePS3<\/figcaption><\/figure>\n

Depois desse trabalho t\u00e3o simples quanto delicado, \u00e9 hora do espectrosc\u00f3pio. Mais especificamente, do espectrosc\u00f3pio de Raman. Embora haja diversas formas de medir propriedades magn\u00e9ticas de estruturas volumosas, essas t\u00e9cnicas s\u00e3o in\u00fateis para medir o magnetismo de uma folha de um \u00e1tomo de espessura.<\/p>\n

A espectroscopia de Raman normalmente mede as vibra\u00e7\u00f5es no interior de um material. Como essas vibra\u00e7\u00f5es podem ser causadas por aumento de temperatura, Park e sua equipe usaram essa grandeza como medi\u00e7\u00e3o indireta do magnetismo do FePS3<\/sub>\u00a02D: quanto mais vibra\u00e7\u00e3o, menor o magnetismo.\u201cO teste com a amostra volumosa mostrou que os sinais Raman podiam ser usados como um tipo de impress\u00e3o digital pata a transi\u00e7\u00e3o de fase em temperaturas ao redor de 118 Kelvin, ou -155\u00ba.C.\u201d, explica Park em comunicado divulgado pelo Phys.org<\/a><\/em>.<\/p>\n

\"raman\"<\/a>
Resultados da espectroscopia de amostra tridimensional (esq.) e bidimensional (dir.) de FePS3. Apesar de menos n\u00edtidos, os sinais da estrutura 2D se mostraram semelhantes aos de 3D. [gr\u00e1fico de Park et. al. (2016)]<\/figcaption><\/figure>\n

Quando o mesmo teste foi feito com a vers\u00e3o 2D do FePS3, foi encontrada a mesma assinatura da transi\u00e7\u00e3o de fase vista na estrutura tridimensional. Os resultados, publicados em 8 de novembro passado no peri\u00f3dico Nano Letters<\/em>, s\u00e3o a primeira comprova\u00e7\u00e3o experimental da solu\u00e7\u00e3o de Onsager. Park e sua equipe, no entanto, ainda n\u00e3o est\u00e3o satisfeitos: agora eles querem estudar a transi\u00e7\u00e3o de fase magn\u00e9tica em estruturas bidimensionais formadas por outros metais.<\/p>\n

Refer\u00eancia<\/h4>\n

\"rb2_large_gray25\"<\/a>Jae-Ung Lee et al.<\/em> Ising-Type Magnetic Ordering in Atomically Thin FePS<\/strong> [Ordenamento magn\u00e9tico de tipo Ising em FePS atomicamente fino<\/strong>], Nano Letters<\/em> 2016, 16 (12), pp 7433\u20137438. DOI: 10.1021\/acs.nanolett.6b03052<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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