p Computadores, telefones celulares e outros dispositivos são construídos com muitas peças pequenas e componentes que são propensos a um desempenho ruim e danos causados ​​por superaquecimento. Como tal, existe uma demanda de mercado para desenvolver peças de máquinas que possam resistir a danos e mudanças de tamanho e comprimento devido ao calor. p É comumente acreditado que os materiais se expandem com o aquecimento e se contraem com o resfriamento. Na realidade, alguns materiais se comportam ao contrário, ou seja, expandindo no resfriamento e vice-versa, um fenômeno incomum conhecido como expansão térmica negativa (NTE). Os materiais NTE, portanto, estão sob os holofotes da pesquisa, porque, explorando suas características e usando-as em combinação com materiais não NTE, os desenvolvedores podem fazer materiais que são ainda menos sensíveis ao calor do que antes. Infelizmente, os mecanismos por trás do NTE não são bem compreendidos.

p Agora, pela primeira vez, um estudo conduzido pelo professor Masahito Mochizuki na Universidade Waseda e o estudante de graduação Masaya Kobayashi da Aoyama Gakuin University forneceu uma explicação teórica do fenômeno NTE examinando NTE em antiferromagnetos perovskita inversos Mn ₃ AN (A =Zn, Ga, etc.). A teoria não pode apenas ajudar os cientistas e desenvolvedores a entender o mecanismo por trás do NTE, mas também permite que eles prevejam e identifiquem possíveis materiais candidatos que exibem NTE - um processo crucial em pesquisa e desenvolvimento.

p Um elétron tem um momento angular chamado "spin" originado de sua rotação. Durante o resfriamento, os vetores de spin de elétrons que orbitam em torno do íon manganês (Mn) presente em Mn ₃ AN se alinharia de uma maneira específica chamada de ordem antiferromagnética não planar. Conforme a temperatura diminui, o Mn ₃ Um material se expande em volume. Acreditando que existe uma relação estreita entre o alinhamento do spin do elétron e o fenômeno de expansão térmica negativa em Mn ₃ UM, O professor Mochizuki e sua equipe decidiram investigar as correlações entre os dois para entender o mecanismo NTE reproduzindo numericamente a expansão do volume do cristal após o resfriamento desencadeado pela ordem antiferromagnética não planar.

p "Em nosso estudo de antiferromagnetos de perovskita inversa Mn ₃ UM, revelamos que o mecanismo não é específico para as perovskitas inversas, mas pode ser esperado em outras estruturas cristalinas. Especificamente, antiferromagnetos em que a contribuição antiferromagnética de caminhos de troca direta e contribuição ferromagnética de caminhos indiretos de 90 graus competem entre si são candidatos potenciais que podem exibir NTE, "diz o professor Mochizuki.

p O professor Mochizuki e sua equipe acreditam que a previsão acima será um guia útil para a busca de novos materiais NTE porque não há uma maneira confiável de buscar ou identificar materiais NTE movidos por magnetismo no momento. "Embora a existência de tal competição não seja uma condição suficiente, mas uma condição necessária para o surgimento do NTE movido pelo magnetismo, a busca por compostos que satisfaçam esta condição é uma boa estratégia para descobrir novos materiais NTE com efeitos profundos, "diz o professor Mochizuki.