Uma tese focada na descrição de materiais magnéticos, desenvolvida no Centro de Ciências Naturais e Exatas da Universidade Federal de Santa (CCNE/UFSM), recebeu destaque por meio do Prêmio SBF de Melhor Tese de Doutorado na área de Física Estatística e Computacional, promovido pela Sociedade Brasileira de Física (SBF). O autor, Mateus Schmidt, fez toda formação acadêmica na UFSM e hoje é docente no Departamento de Física e pesquisador do Grupo de Teoria da Matéria Condensada. O trabalho “Efeitos da frustração geométrica em antiferromagnetos desordenados com clusters” é um estudo teórico de materiais magnéticos e está no campo da Física Básica. Conforme Mateus, é um estudo em nível microscópico. A tese foi desenvolvida junto ao Programa de Pós-Graduação em Física da UFSM.
Materiais magnéticos
De acordo com Mateus Schmidt, os materiais magnéticos são aqueles compostos por ímãs muito pequenos. Eles são usados em dispositivos de armazenamento de dados – como os celulares, em alto-falantes como os de rádios, sons de carro, fones de ouvido, em alguns tipos de motores e em bússolas. “Encontramos materiais magnéticos no nosso cotidiano, principalmente na forma de ímãs, os quais atraem certos metais. O exemplo mais comum é o ímã de geladeira”, explica.
O funcionamento do fone de ouvido pode ser compreendido por meio de um princípio físico, que envolve magnetismo, corrente elétrica e vibração. O fone de ouvido tem, no seu interior, um ímã e um fio condutor, geralmente de cobre, pelo qual passa uma corrente elétrica. Esse fio de cobre é enrolado, formando círculos. “A passagem de corrente elétrica [pelo fio] produz um campo magnético e a presença do ímã faz com que o enrolamento do fio de cobre se mova. É este movimento do fio que produz as vibrações que ouvimos”, ilustra Mateus.
Os imãs, que também são chamados de materiais ferromagnéticos, atraem alguns materiais metálicos. “Em um alto-falante de celular, existem pequenos imãs que interagem microscopicamente, e a forma como eles interagem determina como o material vai se comportar”, informa Mateus. Nos materiais ferromagnéticos, há uma interação entre os ímãs microscópicos que favorece o alinhamento destes na mesma direção e sentido, o que permite que os vários pequenos imãs formem um grande imã.
Interações antiferromagnéticas
Além dos materiais ferromagnéticos, existem os antiferromagnéticos. Apesar de serem compostos por ímãs microscópicos, os materiais antiferromagnéticos não se comportam como ímãs. Isso acontece porque as interações entre os ímãs microscópicos fazem com que estes permaneçam anti alinhados, ou seja, estão em sentidos opostos.
| Glossário: Cluster: aglomerado/conjunto de momentos magnéticos; Momento magnético: propriedade associada a objetos que produzem campo magnético; ímãs possuem momento magnético. |
Em alguns materiais, os ímãs microscópicos estão dispostos de maneira a formar estruturas triangulares. Na presença de uma interação antiferromagnética entre estes ímãs, a frustração geométrica ocorre. Mateus compara o fenômeno das interações antiferromagnéticas frustradas com o jogo do cabo de guerra: ao mesmo tempo em que há um grupo de pessoas que puxa a corda para um lado, há um grupo de pessoas puxando para o outro lado. Algo parecido ocorre em materiais magnéticos frustrados, em que não é possível satisfazer todas as forças atuando no sistema. “Um sistema frustrado do ponto de vista magnético é um sistema que não consegue encontrar um único estado que satisfaça todas as interações”, elucida Mateus. O docente faz um comparativo com uma situação do dia a dia: “Imagina que você precisa estar em um lugar às sete da manhã e foi dormir tarde por estar fazendo um trabalho da graduação. Você precisa acordar às seis e meia para chegar em tempo, mas está com sono: você dorme mais quinze minutos ou chega no horário? Isso gera uma frustração porque não consegue satisfazer as duas situações ao mesmo tempo”. É o que acontece com as interações antiferromagnéticas. A tese de Mateus Schmidt estuda o comportamento dos materiais magnéticos a partir dessas condições.
Importância do estudo
Apesar de o foco da tese ser o estudo teórico do comportamento de materiais magnéticos, Mateus evidencia que estudos da física básica não necessariamente tem uma aplicação prática a curto prazo. A importância da investigação é para o entendimento dos materiais, o que pode servir como base de pesquisas a longo prazo, inclusive para aprimoramento de tecnologias já existentes. Sobre a premiação, Mateus destaca: “É difícil traduzir o reconhecimento. Fiquei muito feliz. É uma caminhada muito longa, como um atleta que se prepara para uma Olimpíada”. Para o docente, uma gratificação pessoal é ter conseguido o reconhecimento enquanto aluno da UFSM, o que reforça a certeza da escolha pela permanência na Instituição. “Para o Programa de Pós-Graduação em Física, também é muito bom ter o reconhecimento de que aqui fazemos pesquisa de excelência. Para mim, é o ponto mais positivo de todos”, salienta.
Expediente:
Reportagem: Samara Wobeto, acadêmica de Jornalismo e bolsista;
Design gráfico: Luiz Figueiró, acadêmico de Desenho Industrial e bolsista;
Mídia social: Eloíze Moraes, acadêmica de Jornalismo e bolsista; Rebeca Kroll, acadêmica de Jornalismo e bolsista; Ana Carolina Cipriani, acadêmica de Produção Editorial e bolsista; Ludmilla Naiva, acadêmica de Relações Públicas e bolsista; Alice dos Santos, acadêmica de Jornalismo e voluntária; Gustavo Salin Nuh, acadêmico de Jornalismo e voluntário;
Edição de Produção: Samara Wobeto, acadêmica de Jornalismo e bolsista;
Edição geral: Luciane Treulieb e Maurício Dias, jornalistas.
