Físicos pioneiros da Universidade de Copenhagen e da Universidade Tecnológica de Nanyang em Cingapura descobriram uma maneira de fazer com que materiais não magnéticos se tornem magnéticos por meio de luz laser. O fenômeno também pode ser usado para dotar muitos outros materiais com novas propriedades.

As propriedades intrínsecas dos materiais surgem de sua química - dos tipos de átomos que estão presentes e da maneira como estão dispostos. Esses fatores determinam, por exemplo, quão bem um material pode conduzir eletricidade ou se é ou não magnético. Portanto, o caminho tradicional para alterar ou alcançar novas propriedades de materiais tem sido por meio da química.

Agora, um par de pesquisadores da Universidade de Copenhagen e da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, descobriram uma nova rota física para a transformação das propriedades dos materiais:quando estimulado pela luz laser, um metal pode se transformar por dentro e de repente adquirir novas propriedades.

"Por muitos anos, estivemos investigando como transformar as propriedades de uma matéria irradiando-a com certos tipos de luz. A novidade é que não só podemos mudar as propriedades usando luz, podemos fazer com que o material mude, de dentro para fora, e emergir em uma nova fase com propriedades completamente novas. Por exemplo, um metal não magnético pode se transformar repentinamente em um ímã, "explica o professor associado Mark Rudner, pesquisador do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague.

Ele e seu colega Justin Song, da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, fizeram a descoberta que agora está publicada em Física da Natureza . A ideia de usar a luz para transformar as propriedades de um material não é nova em si. Mas até agora, os pesquisadores só foram capazes de manipular as propriedades já encontradas em um material. Dando a um metal sua própria "vida separada, "permitindo que ele gere suas próprias novas propriedades, nunca foi visto antes.

A título de análise teórica, os pesquisadores conseguiram provar que, quando um disco metálico não magnético é irradiado com luz polarizada linearmente, correntes elétricas circulantes e, portanto, magnetismo podem surgir espontaneamente no disco.

Os pesquisadores usam os chamados plasmons (um tipo de onda de elétrons) encontrados no material para alterar suas propriedades intrínsecas. Quando o material é irradiado com luz laser, plasmons no disco de metal começam a girar no sentido horário ou anti-horário. Contudo, esses plasmons mudam a estrutura eletrônica quântica de um material, que simultaneamente altera seu próprio comportamento, catalisando um ciclo de feedback. O feedback dos campos elétricos internos dos plasmons eventualmente faz com que os plasmons quebrem a simetria intrínseca do material e desencadeiem uma instabilidade em direção à auto-rotação que faz com que o metal se torne magnético.

A técnica pode produzir propriedades 'sob demanda'

De acordo com Mark Rudner, a nova teoria abre uma nova mentalidade e, provavelmente, uma ampla gama de aplicações:

“É um exemplo de como a interação entre luz e material pode ser usada para produzir certas propriedades em um material 'sob demanda'. Também abre caminho para uma infinidade de usos, porque o princípio é bastante geral e pode funcionar em muitos tipos de materiais. Demonstramos que podemos transformar um material em um ímã. Também podemos ser capazes de transformá-lo em um supercondutor ou em algo totalmente diferente, "diz Rudner. Ele acrescenta:

"Você poderia chamá-la de alquimia do século 21. Na Idade Média, as pessoas ficaram fascinadas com a perspectiva de transformar chumbo em ouro. Hoje, nosso objetivo é fazer com que um material se comporte como outro, estimulando-o com um laser. "

Entre as possibilidades, Rudner sugere que o princípio pode ser útil em situações em que é necessário um material para alternar entre se comportar magneticamente ou não. Também pode ser útil em optoeletrônica - onde, por exemplo, luz e eletrônica são combinadas para desenvolvimento de sensor e internet por fibra.

Os próximos passos dos pesquisadores são expandir o catálogo de propriedades que podem ser alteradas de formas análogas, e para ajudar a estimular sua investigação experimental e utilização.