Pela primeira vez, foi observada uma ação combinada das propriedades elétrica e magnética, num mesmo material, à temperatura ambiente. A descoberta, em que participam os investigadores Luís Carlos e Rute Ferreira do CICECO e do Departamento de Física da Universidade de Aveiro (UA), é relatada num artigo publicado na revista Science.

Com este avanço perspetivam-se novos desenvolvimentos para a eletrónica molecular no armazenamento de dados, em dispositivos eletrónicos de baixo consumo e na spintrónica. A spintrónica é o campo da engenharia que manipula o movimento e os spins dos eletrões no átomo e que permitiu, por exemplo, aumentar tremendamente a velocidade de leitura e escrita dos atuais discos rígidos, uma tecnologia que recebeu o Prémio Nobel de Física de 2007.

Os investigadores da UA Luís Carlos e Rute Ferreira, em colaboração com investigadores do Instituto Charles Gerhardt de Montpellier (Universidade de Montpellier/CNRS) e da Universidade de Coimbra, colaboraram no desenvolvimento de um material molecular  emissor de luz que apresenta uma forte ação combinada entre as propriedades magnéticas e elétricas à temperatura ambiente, resultante da associação entre ferroeletricidade e magnetostrição (a deformação da estrutura cristalina do material sob o efeito de um campo magnético). O artigo é publicado na edição de 7 de fevereiro de 2020 da prestigiada revista Science.

Os materiais magnetoelétricos combinam propriedades magnéticas e propriedades elétricas. A possibilidade de induzir sinergias entre estas propriedades, permitindo, por exemplo, controlar uma delas através da outra, confere a estes materiais multifuncionais potenciais aplicações no armazenamento de informação de alta densidade, em dispositivos eletrónicos de baixo consumo, e na spintrónica. No entanto, explicam os investigadores, “tais aplicações requerem uma forte interação entre as duas propriedades, o que raramente ocorre à temperatura ambiente nos materiais à base de óxidos inorgânicos conhecidos”. Consequentemente, afirmam ainda, “o desenvolvimento de materiais com um forte acoplamento magnetoelétrico representa um enorme desafio, ao nível fundamental e ao nível tecnológico”.

Esse acoplamento, observado pela primeira vez num material molecular (material cuja estrutura é constituída pela associação de moléculas individuais) à temperatura ambiente, permite alterar a polarização elétrica do material através da aplicação de um campo magnético, abrindo a possibilidade de materiais moleculares virem a substituir os materiais magnetoelétricos inorgânicos tradicionais (óxidos ou fluoretos). Daqui, perspetiva-se um importante avanço na eletrónica molecular, através do desenvolvimento de novos sistemas multifuncionais, transparentes, mais baratos e sustentáveis do que os usados na eletrónica inorgânica tradicional, até porque o estudo do acoplamento magnetismo/eletricidade em materiais moleculares é um campo inteiramente por explorar). A descoberta reforça, ainda, a promessa do fabrico de dispositivos flexíveis para eletrónica molecular.

Artigo

Room temperature magnetoelectric coupling in a molecular ferroelectric ytterbium(III) complex

Jérôme Long, Maxim S. Ivanov, Vladimir A. Khomchenko, Ekaterina Mamontova, Jean-Marc Thibaud, Jérôme Rouquette, Mickaël Beaudhuin, Dominique Granier, Rute A. S. Ferreira, Luis D. Carlos, Bruno Donnadieu, Marta S. C. Henriques, José António Paixão, Yannick Guari, Joulia Larionova

Science 367, 671−676 (2020)

DOI: 10.1126/science.aaz2795
https://science.sciencemag.org/content/367/6478/671