Os lasers acabaram de revelar um lado oculto do ouro, cobre e alumínio

Cientistas desvendaram um mistério centenário da física ao detectar sinais magnéticos em metais não magnéticos usando apenas luz e uma técnica de laser renovada.

Por Universidade Hebraica de Jerusalém com informações de Science Daily.

Uma equipe de cientistas desenvolveu uma nova e poderosa maneira de detectar sinais magnéticos sutis em metais comuns como cobre, ouro e alumínio — usando nada mais do que luz e uma técnica inteligente. Sua pesquisa, publicada recentemente na prestigiosa revista Nature Communications, pode abrir caminho para avanços em tudo, desde smartphones até computação quântica.

O enigma de longa data: por que não conseguimos ver o efeito Hall óptico?

Há mais de um século, os cientistas sabem que as correntes elétricas se curvam em um campo magnético — um fenômeno conhecido como efeito Hall. Em materiais magnéticos como o ferro, esse efeito é forte e bem compreendido. Mas em metais comuns e não magnéticos, como cobre ou ouro, o efeito é muito mais fraco.

Em teoria, um fenômeno relacionado — o efeito Hall óptico — deveria ajudar os cientistas a visualizar como os elétrons se comportam quando a luz e os campos magnéticos interagem. Mas, em comprimentos de onda visíveis, esse efeito permaneceu sutil demais para ser detectado. O mundo científico sabia que ele existia, mas não tinha as ferramentas para medi-lo.

“Foi como tentar ouvir um sussurro em uma sala barulhenta por décadas”, disse o Prof. Amir Capua. “Todos sabiam que o sussurro estava lá, mas não tínhamos um microfone sensível o suficiente para ouvi-lo.”

Decifrando o código: um olhar mais atento ao invisível

Liderado pelo candidato a doutorado Nadav Am Shalom e pelo Prof. Amir Capua do Instituto de Engenharia Elétrica e Física Aplicada da Universidade Hebraica, em colaboração com o Prof. Binghai Yan do Instituto de Ciências Weizmann da Universidade Estadual da Pensilvânia e o Prof. Igor Rozhansky da Universidade de Manchester, o estudo se concentra em um desafio complicado na física: como detectar pequenos efeitos magnéticos em materiais que não são magnéticos.

“Você pode pensar em metais como cobre e ouro como magneticamente ‘silenciosos’ — eles não grudam na geladeira como o ferro”, explicou o Prof. Capua. “Mas, na realidade, sob as condições certas, eles respondem a campos magnéticos — só que de maneiras extremamente sutis.”

O desafio sempre foi como detectar esses pequenos efeitos — especialmente usando luz no espectro visível, onde fontes de laser são facilmente disponíveis. Até agora, o sinal era simplesmente fraco demais para ser observado.

Aumentando o volume dos sussurros magnéticos

Para resolver isso, os pesquisadores aprimoraram um método chamado efeito Kerr magneto-óptico (MOKE), que usa um laser para medir como o magnetismo altera a reflexão da luz. Imagine usar uma lanterna de alta potência para captar o brilho mais tênue de uma superfície no escuro.

Combinando um laser azul de 440 nanômetros com modulação de alta amplitude do campo magnético externo, eles aumentaram drasticamente a sensibilidade da técnica. O resultado: conseguiram captar “ecos” magnéticos em metais não magnéticos como cobre, ouro, alumínio, tântalo e platina — um feito antes considerado quase impossível.

Por que é importante: quando o ruído se torna um sinal

O efeito Hall é uma ferramenta fundamental na indústria de semicondutores e no estudo de materiais em escala atômica: ele ajuda os cientistas a descobrir quantos elétrons existem em um metal. Mas, tradicionalmente, medir o efeito Hall significa conectar fisicamente minúsculos fios ao dispositivo, um processo demorado e complexo, especialmente quando se trata de componentes nanométricos. A nova abordagem, no entanto, é muito mais simples: basta direcionar um laser para o dispositivo elétrico, sem a necessidade de fios.

Investigando mais a fundo, a equipe descobriu que o que parecia ser um “ruído” aleatório em seu sinal não era aleatório de forma alguma. Em vez disso, seguia um padrão claro ligado a uma propriedade quântica chamada acoplamento spin-órbita, que liga o movimento dos elétrons à sua rotação — um comportamento fundamental na física moderna.

Essa conexão também afeta a forma como a energia magnética se dissipa nos materiais. Essas descobertas têm implicações diretas para o design de memórias magnéticas, dispositivos spintrônicos e até mesmo sistemas quânticos.

“É como descobrir que a estática no rádio não é apenas interferência — é alguém sussurrando informações valiosas”, disse o doutorando Am Shalom. “Agora estamos usando a luz para ‘ouvir’ essas mensagens ocultas dos elétrons.”

Olhando para o futuro: uma nova janela para o spin e o magnetismo

A técnica oferece uma ferramenta não invasiva e altamente sensível para explorar o magnetismo em metais — sem a necessidade de ímãs massivos ou condições criogênicas. Sua simplicidade e precisão podem ajudar engenheiros a construir processadores mais rápidos, sistemas mais eficientes em termos de energia e sensores com precisão sem precedentes.

“Esta pesquisa transforma um problema científico de quase 150 anos em uma nova oportunidade”, disse o Prof. Capua.

Curiosamente, até mesmo Edwin Hall, o maior cientista de todos, que descobriu o efeito Hall, tentou medir seu efeito usando um feixe de luz, sem sucesso. Ele resume na frase final de seu notável artigo de 1881: “Acredito que, se a ação da prata tivesse sido um décimo da do ferro, o efeito teria sido detectado. Nenhum efeito semelhante foi observado.” (E. Hall, 1881).”

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade Hebraica de Jerusalém . Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e à extensão.

Referência do periódico:
Nadav Am-Shalom, Amit Rothschild, Nirel Bernstein, Michael Malka, Benjamin Assouline, Daniel Kaplan, Tobias Holder, Binghai Yan, Igor Rozhansky, Amir Capua. Uma técnica sensível de MOKE e efeito Hall óptico em comprimentos de onda visíveis: insights sobre o amortecimento de Gilbert . Nature Communications , 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-61249-4

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