p Espinélios são óxidos com fórmulas químicas do tipo AB ₂ O ₄ , onde A é um cátion de metal divalente (íon positivo), B é um cátion de metal trivalente, e O é oxigênio. Spinels são valorizados por sua beleza, que deriva das configurações espaciais das moléculas, mas espinelas em que o cátion trivalente B consiste no elemento cromo (Cr) são interessantes por uma razão que nada tem a ver com estética:eles têm propriedades magnéticas com uma abundância de aplicações tecnológicas potenciais, incluindo sensores de gás, portadores de drogas, mídia de armazenamento de dados, e componentes de sistemas de telecomunicações. p Um estudo realizado por pesquisadores brasileiros e indianos investigou um tipo peculiar de espinélio:cromita manganês dopada com zinco. Nanopartículas deste material, descrito pela fórmula Mn _0,5 Zn _0,5 Cr ₂ O ₄ [onde manganês (Mn) e zinco (Zn) compõem o cátion divalente A-site], foram sintetizados em laboratório e caracterizados por cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), um método derivado da mecânica quântica que é usado na física e na química do estado sólido para resolver estruturas cristalinas complexas.

p A estrutura do material, eletrônico, propriedades vibracionais e magnéticas foram determinadas por difração de raios-X, difração de nêutrons, Espectroscopia de fotoelétrons de raios-X e espectroscopia Raman. Um relatório do estudo foi publicado no Jornal de magnetismo e materiais magnéticos com o título "Estrutural, eletrônico, propriedades vibracionais e magnéticas de nanopartículas de MnCr2O4 substituídas por Zn2 +. "

p Os cientistas brasileiros que participaram do estudo são filiados ao Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um da Pesquisa, Centros de Inovação e Difusão (RIDCs) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP.

p Uma transição de fase paramagnética para antiferromagnética foi estabelecida em 19 kelvin (-254,15 Celsius). Os materiais paramagnéticos são atraídos por um campo magnético externo porque seus átomos ou moléculas têm, cada um, um elétron com spin desemparelhado. Os materiais magnéticos têm vários elétrons desemparelhados organizados, e o efeito cumulativo desses elétrons produz atração magnética. Em materiais antimagnéticos ou antiferromagnéticos, os spins de todos os elétrons estão emparelhados, de modo que para cada elétron de spin-up, há um elétron de spin-down. Como resultado, eles não respondem perceptivelmente à presença de um campo magnético externo moderado.

p “Nosso interesse neste material se deve às suas propriedades magnéticas, "disse Elson Longo, um dos autores do estudo. Longo é professor emérito do Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) no estado de São Paulo, Brasil, e principal investigador do CDMF.

p "Os estudos convencionais consideram as propriedades magnéticas genericamente, do ponto de vista do sistema como um todo, Considerando que desenvolvemos um método de mecânica quântica para determinar as propriedades magnéticas com base nas morfologias das superfícies da estrutura cristalina de um material, "Longo disse." Mesmo antes de sintetizar qualquer material, somos capazes de prever teoricamente suas propriedades magnéticas. Neste caso específico, esperávamos que o zinco promovesse um aumento na superfície com propriedades magnéticas, e isso fez, na verdade, acontecer."

p De acordo com Longo, para ser devidamente compreendido, um cristal deve ser considerado em três escalas diferentes. "À distância, temos o cristal inteiro. A uma curta distância, temos o menor aglomerado possível de átomos. A uma distância média, temos dois ou mais clusters interagindo. Se um cluster estiver perfeitamente ordenado, não exibirá comportamento paramagnético, muito menos comportamento magnético, porque para cada elétron de spin-up, haverá um elétron spin-down compensado. Contudo, se alguma mudança for feita - se os ângulos da ligação química forem alterados, por exemplo, então elétrons desemparelhados podem aparecer, e o material pode se tornar paramagnético ou mesmo magnético, " ele disse.

p Este distúrbio também pode ocorrer como resultado de interações de média distância. Magnetismo, Portanto, pode ser produzida por mudanças em distâncias curtas e médias.

p O mesmo material pode apresentar propriedades diferentes, dependendo das variações em certos parâmetros, que tem a ver com a forma como o material é sintetizado.

p “O CDMF está conduzindo estudos concentrados na identificação de materiais muito baratos com propriedades bactericidas e fungicidas. Uma das aplicações seria a produção de embalagens para estender a vida útil de produtos alimentícios.

p “Outro foco é a identificação de materiais inorgânicos com propriedades anticâncer. Uma terceira linha de pesquisa visa encontrar materiais fotodegradantes capazes de quebrar moléculas orgânicas e convertê-las em gás carbônico e água. Esses materiais poderiam ser usados ​​para limpar rios contaminados por poluentes , "Longo disse.