Um material magnético antes classificado como um exótico "líquido de spin quântico" revelou-se algo completamente diferente. Cientistas da Universidade Rice descobriram que o hexaluminato de magnésio e cério não pertence a essa rara categoria, mas sim a um novo estado da matéria até então desconhecido.

O estudo foi publicado na revista Science Advances e co-liderado por Pengcheng Dai, da Universidade Rice. A descoberta ocorreu após experimentos com espalhamento de nêutrons e medições precisas.

O que os cientistas descobriram

Em materiais isolantes que contêm cério, os íons magnéticos podem se organizar em duas configurações: ferromagnética (íons alinhados na mesma direção) ou antiferromagnética (íons vizinhos apontam em direções opostas). Em temperaturas próximas do zero absoluto, materiais convencionais tendem a se estabilizar em um único estado de baixa energia.

Já os líquidos de spin quântico se comportam de forma diferente. Em vez de um estado fixo, eles transitam continuamente entre múltiplos estados de baixa energia, gerando uma dispersão de estados observáveis e ausência de ordenamento magnético.

O cério apresentava exatamente essas duas características. Por isso, inicialmente, foi classificado como um líquido de spin quântico.

A descoberta do novo estado

Uma análise mais detalhada mudou essa interpretação. Os pesquisadores descobriram que o comportamento observado não era resultado de efeitos quânticos. Na verdade, o fenômeno surge de uma competição delicada entre interações ferromagnéticas e antiferromagnéticas.

Essa fronteira extremamente tênue permite que os íons magnéticos alternem entre diferentes configurações. Como resultado, o material não se fixa em um único padrão. Em vez disso, surgem múltiplas possibilidades de estados de baixa energia. Esse conjunto de estados cria um efeito semelhante ao observado em líquidos de spin quântico — mas com uma origem completamente diferente.

Diferença em relação ao líquido de spin quântico

Diferentemente de um verdadeiro líquido de spin quântico, uma vez que o material se estabiliza em um estado, ele permanece nele e não transita entre múltiplas configurações.

Tong Chen, coautor principal e pesquisador científico da Rice, disse que o material apresentava um conjunto de características que a equipe não tinha visto antes. Não era uma fase magnética, mas os pesquisadores observavam comportamentos associados a esse estado.

Pengcheng Dai explicou que a capacidade única do material de escolher entre diferentes estados de baixa energia produziu dados observacionais muito semelhantes aos de um estado de líquido de spin quântico. Segundo Dai, este é um novo estado da matéria e os pesquisadores são os primeiros a descrevê-lo.

Por que isso é importante

Diante disso, a descoberta reforça a complexidade dos sistemas magnéticos e os desafios de interpretar fenômenos no nível quântico. Mesmo quando um material parece corresponder às expectativas teóricas, a física subjacente pode revelar mecanismos completamente diferentes.

Para os pesquisadores, o estudo mostra que ainda há muito a explorar no campo da matéria quântica. Também destaca a importância de análises detalhadas para entender fenômenos que, à primeira vista, podem ser enganosos.