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Lasers fazem ímãs se comportarem como fluidos

Os cientistas da Universidade do Colorado nos Estados Unidos estão investigando o comportamento dos ímãs quando entra em contato com um laser. Os ímãs se desmagnetizam e recuperam suas propriedades em uma fração de segundo.

Lasers e ímãs
Lasers e ímãs

Um estudo foi publicado na Nature Communications, o qual apresenta as propriedades magnéticas formando “gotículas”, semelhantes ao que acontece quando você sacode um pote de óleo e água.

O pesquisador associado do Departamento de Matemática Aplicada e principal autor do novo estudo, Ezio Iacocca, juntamente com seus colegas da Universidade fizeram simulações numéricas e experimentos.”Os pesquisadores têm trabalhado duro para entender o que acontece quando você explode um ímã”, disse Iacocca.

A conclusão do grupo foi que nos os ímãs são, por sua natureza, bem organizados. Seus blocos de construção atômicos têm orientações, ou “giros”, que tendem a apontar na mesma direção, para cima ou para baixo.

Em particular, o grupo concentrou-se num tempo curto, mas crítico, na vida útil de um magneto – os primeiros 20 bilionésimos de segundo depois que uma liga metálica magnética é atingida por um laser curto de alta energia.

Iacocca explicou que ao atingir um ímã com o laser, a desordem acontece. Portanto, os giros dentro dele não vão mais apontar para cima ou para baixo, mas em todas as direções diferentes, anulando as propriedades magnéticas do metal.”Os pesquisadores abordaram o que acontece 3 picossegundos após um pulso de laser e, em seguida, quando o ímã está de volta em equilíbrio após um microssegundo”, disse Iacocca,.

É a falta de tempo que Iacocca e seus colegas queriam preencher. Para fazer isso, a equipe de pesquisa realizou uma série de experimentos na Califórnia, com minúsculos pedaços de ligas de ferro-cobalto-gadolínio com lasers. Em seguida, eles compararam os resultados a previsões matemáticas e simulações de computador.

E o grupo descobriu que as coisas ficaram fluidas. Hoefer, um professor associado de matemática aplicada, é rápido em apontar que os próprios metais não se transformam em líquido. Mas os giros dentro desses ímãs se comportavam como fluidos, movendo-se e mudando sua orientação como ondas quebrando em um oceano.

“Nós usamos as equações matemáticas que modelam esses spins para mostrar que eles se comportaram como um superfluido naquelas escalas de tempo curtas”, disse Hoefer, co-autor do novo estudo.

Espere um pouco e as rodadas errantes começam a se acalmar, ele acrescentou, formando pequenos aglomerados com a mesma orientação – em essência, “gotículas” em que as rotações apontam para cima ou para baixo. Espere um pouco mais, e os pesquisadores calcularam que essas gotículas cresceriam cada vez maiores, daí a comparação com o óleo e a água que se separam em um frasco.

“Em certos pontos, o ímã começa a apontar para cima ou para baixo novamente”, disse Hoefer. “É como uma semente para esses agrupamentos maiores.”

Hoefer acrescentou que um imã nem sempre volta ao que era antes. Em alguns casos, um imã pode virar após um pulso de laser, mudando de cima para baixo.

Os engenheiros já aproveitam esse comportamento de inversão para armazenar informações em um disco rígido do computador na forma de bits de uns e zeros. Iacocca disse que, se os pesquisadores puderem descobrir maneiras de fazer isso mais eficientemente, eles poderão construir computadores mais rápidos.

“É por isso que queremos entender exatamente como esse processo acontece”, disse Iacocca, “para que possamos encontrar um material que seja mais rápido”.

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Caroline Ramos