Um sonho de muitas gerações de pesquisadores foi realizado por uma descoberta feita por cientistas do Centro Regional de Tecnologias e Materiais Avançados (RCPTM) da Universidade Palacky em Olomouc. Usando grafeno, uma forma ultrafina de carbono, esses cientistas prepararam o primeiro ímã não metálico que retém suas propriedades magnéticas até a temperatura ambiente. Ao fazer isso, eles refutaram a velha crença de que todos os materiais com magnetismo à temperatura ambiente são baseados em metais ou seus compostos. O grafeno magnético quimicamente modificado tem uma vasta gama de aplicações potenciais, particularmente nas áreas de biomedicina e eletrônica. O trabalho dos cientistas tchecos foi publicado recentemente em Nature Communications .

"Por muitos anos, suspeitamos que o caminho para o carbono magnético poderia envolver grafeno - uma única camada bidimensional de átomos de carbono. Surpreendentemente, tratando-o com outros elementos não metálicos, como flúor, hidrogênio, e oxigênio, fomos capazes de criar uma nova fonte de momentos magnéticos que se comunicam entre si mesmo em temperatura ambiente. Esta descoberta é vista como um grande avanço nas capacidades dos ímãs orgânicos, "diz Radek Zbořil, um dos principais autores do projeto e diretor da RCPTM.

A ideia e o estudo surgiram exclusivamente do trabalho dos cientistas de Olomouc, que também desenvolveu um modelo teórico para explicar a origem do magnetismo nesses materiais de carbono. “Em sistemas metálicos, fenômenos magnéticos resultam do comportamento dos elétrons na estrutura atômica dos metais. Nos ímãs orgânicos que desenvolvemos, as características magnéticas emergem do comportamento de radicais químicos não metálicos que carregam elétrons livres, "diz Michal Otyepka, co-criador do modelo teórico cujo trabalho no projeto foi realizado no âmbito de uma prestigiada bolsa do European Research Council (ERC). "Estou satisfeito que o primeiro trabalho sobre os tópicos abordados pelo projeto ERC tenha rendido resultados tão importantes, " ele adiciona.

O caminho desta descoberta para as aplicações práticas pode ser relativamente longo. Contudo, a gama de usos potenciais é enorme. "Eu acho que não apenas nossa equipe em Olomouc, mas também a ampla comunidade científica vai querer explorar a enorme área de superfície do grafeno e o potencial de combinar sua condutividade única e propriedades eletrônicas com magnetismo. Esses materiais magnéticos baseados em grafeno têm aplicações potenciais em os campos da spintrônica e da eletrônica, mas também na medicina para a entrega de drogas direcionadas e para separar moléculas usando campos magnéticos externos, "diz Jiri Tucek, cujo trabalho se concentra no magnetismo de estado sólido. Os cientistas tchecos já estão colaborando com colegas do Japão e da Bélgica para analisar as aplicações de ímãs orgânicos e desenvolver modelos teóricos precisos que descrevem as propriedades magnéticas exclusivas desses novos materiais.

Além de ímãs à base de carbono, a equipe de pesquisa de Olomouc relatou recentemente a descoberta dos menores ímãs de metal do mundo, também em Nature Communications . De acordo com o professor Zbořil, esta certamente não será a contribuição final da equipe para a pesquisa sobre magnetismo. “Demos vários passos importantes para desenvolver as primeiras moléculas magnéticas cujo magnetismo pode ser manipulado à temperatura ambiente. Experimentos recentes em nossos laboratórios confirmaram claramente a possibilidade de criar tais moléculas, e atualmente estamos colaborando com o grupo do Professor Pavel Hobza para desenvolver explicações teóricas detalhadas para o comportamento único desses ímãs moleculares. Eu pretendo ser, pela terceira vez, mais rápido do que as equipes de pesquisa concorrentes em todo o mundo, especialmente devido ao impacto potencialmente imenso de materiais magnéticos orgânicos em campos como eletrônica molecular e detecção, "diz Zbořil.