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Física de Materiais - UPE

Pesquisadores de Física de Materiais UPE publicam artigo de destaque em parceria com LNLS-CNPEM, UNICAMP e MIT

A professora Dra. Gilvânia Vilela, coordenadora do curso de Física de Materiais da POLI/UPE e docente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas (PPGES/UPE), juntamente com seu pós-doutorando Dr. Carlos C. Soares, acaba de ter um artigo científico publicado na prestigiada revista ACS Applied Nano Materials, da American Chemical Society. A pesquisa contou com a co-supervisão de pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/CNPEM), da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e do Massachusetts Institute of Technology (MIT).

O estudo experimental revela importantes avanços no entendimento das propriedades magnéticas de filmes finos de granada de ferro e túlio (TmIG), destacando dois fenômenos fundamentais: a temperatura de compensação magnética em torno de -223 graus Celsius ou 50 K, ausente em amostras do mesmo material, e uma transição de spin induzida por campo magnético na sub-rede de túlio. Esses efeitos podem ter impacto direto no desenvolvimento de futuros dispositivos computacionais, que exploram não somente a carga elétrica dos elétrons, como ocorre nos eletrônicos convencionais, mas também sua propriedade quântica de spin, fundamento da chamada spintrônica. Resultados como os obtidos neste estudo abrem caminho para a criação de memórias e sensores computacionais com maior capacidade de processamento e armazenamento, além de menor consumo energético.


(a) Formula unit diagram of TmIG showing the sublattice structure along with respective magnetic interactions at high and low temperatures. The labels indicate the crystallographic symmetries of the magnetic ions: a for tetrahedral (Fe), d for octahedral (Fe), and c for dodecahedral (Tm). (b) Schematic of the 30 nm-thick TmIG film grown on a GGG substrate, including the sample layout and magnetic measurement configurations for out-of-plane (OOP) and in-plane (IP) fields. (c) Magnetic hysteresis loops measured at 300 K (left) and 60 K (right) for both out-of-plane (OOP) and in-plane (IP) magnetic field orientations. Insets provide a detailed view of the low-field regime at each temperature to emphasize subtle features in the magnetization behavior. (d) Coercivefield (Hc) as a function of temperature, showing a divergence near 50 K at 1 T. (e) Magnetization (M) as a function of temperature at an applied magnetic field of 0.2 T.

O material foi desenvolvido e fabricado no MIT, no Plasma Science and Fusion Center, pela Dra. Gilvânia Vilela, e amplamente investigado por meio de técnicas avançadas como SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) e X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) nas instalações da UNICAMP e do LNLS, utilizando a infraestrutura da linha de luz SABIÁ da fonte síncrotron Sirius.


Pós-doutorando Dr. Carlos C. Soares no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), nas instalações da Linha de Luz Sabiá (Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Imaging), localizada no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, em Campinas (SP), onde investiga as origens cristalográficas do magnetismo em filmes finos de granada de ferro e túlio.

Além de Carlos C. Soares (UPE, LNLS e UNICAMP) e Gilvânia Vilela (UPE e MIT), também participaram da pesquisa os pesquisadores Fanny Béron (UNICAMP), Thiago J. A. Mori (LNLS), Júlio C. Cezar (LNLS), Jeovani Brandão (LNLS) e Jagadeesh S. Moodera (MIT), que atuaram como co-orientadores no desenvolvimento do projeto, contribuindo de forma essencial para a condução científica e metodológica do trabalho. A pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Spintrônica e Nanomagnetismo (INCT-SpinNanoMag), por meio de edital que tem como objetivo fomentar a interação entre pesquisadores de diferentes regiões do Brasil, promovendo colaborações estratégicas para o avanço da ciência no país.

Intitulado “Compensation-Like Temperature and Spin-Flip Switch in Strained Thulium Iron Garnet Thin Films: Tuning Sublattice Interactions for Ferrimagnetic Spintronics”, o artigo destaca a importância das colaborações entre instituições brasileiras e internacionais na produção de ciência de alto nível e na formação de jovens pesquisadores.

A publicação pode ser acessada em:

• Compensation-Like Temperature and Spin-Flip Switch in Strained Thulium Iron Garnet Thin Films: Tuning Sublattice Interactions for Ferrimagnetic Spintronics