Descoberta de um novo efeito Hall:viola o teorema recíproco de Onsagers?
Correspondência entre fenômenos de magnetotransporte, multipolos magnéticos estendidos centrosimétricos na rede de pirocloro e formas orbitais para cargas magnéticas (vermelho e azul) e toroidais (verde e magenta). O efeito Hall anômalo isotrópico ocorre em (a) ordem dipolo magnética (ferromagneto). b A ordem quadrupolo toroidal magnética estendida permite o efeito Hall de spin anisotrópico, mas nenhum efeito Hall de carga elétrica. c Estrutura magnética cônica compreendendo o quadrupolo toroidal magnético e o dipolo magnético apresenta efeito Hall de carga elétrica anisotrópica. Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43543-1 Pesquisadores da Universidade de Tsukuba e do NIMS observaram um novo efeito Hall em que a direção de deflexão da corrente varia de acordo com a direção do fluxo da corrente. O teorema recíproco de Onsager, um teorema fundamental na ciência dos materiais, afirma a impossibilidade de tal fenômeno. No entanto, os investigadores descobriram que o fenómeno observado poderia ser explicado sem contradizer o teorema recíproco, assumindo um arranjo magnético não convencional.
O efeito Hall, ou efeito Hall anômalo, ocorre quando uma corrente elétrica flui através de um condutor ou ímã em um campo magnético, gerando tensão perpendicular às direções do campo elétrico e magnético. O teorema recíproco de Onsager afirma que a direção de deflexão dos elétrons permanece constante, independentemente da direção da corrente no plano perpendicular ao campo magnético ou à magnetização.
Em um novo estudo, pela primeira vez, os pesquisadores observaram um efeito Hall anômalo anisotrópico em um óxido de espinélio NiCo2 O4 filme fino com anisotropia magnética cônica; esta característica depende da direção da corrente. As descobertas foram publicadas na revista Nature Communications .
Para compreender esse fenômeno, os pesquisadores consideraram a simetria do efeito Hall anômalo anisotrópico observado experimentalmente de uma perspectiva fenomenológica. As descobertas indicaram o envolvimento de uma estrutura magnética chamada quadrupolo toroidal magnético agrupado.
Consequentemente, a equipe propôs um modelo físico que explicasse o efeito Hall anômalo anisotrópico sem violar o teorema recíproco de Onsager. Este modelo explica com sucesso a coexistência do quadrupolo toroidal magnético e do ferromagnetismo devido à anisotropia magnética cônica.
Mais informações: Hiroki Koizumi et al, Efeito Hall anômalo quadrupolo em estado nemático eletrônico induzido magneticamente, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43543-1 Informações do diário: Comunicações da Natureza
