O artigo “Direct observation of Jahn-Teller critical dynamics at a charge-order Verwey transition”, que aborda a chamada transição de Verwey, uma distorção na estrutura cristalina do material acompanhada por um forte aumento na sua resistência elétrica, foi publicado recentemente no periódico científico Physical Review B.
O estudo foi conduzido pelo pesquisador colaborador do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) e docente da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Vinícius Pascotto Gastaldo, e conta ainda com a participação de Adilson J. A. de Oliveira, professor do Departamento de Física da Universidade Federal de São Carlos (DF – UFSCar) e integrante do CDMF, entre os autores.
A transição apresentada pela pesquisa foi notada pela primeira vez em 1939, na magnetita (Fe3O4), um material de estrutura complexa que, apesar dos anos, mantém as causas dessa transição estrutural em constantes controvérsias. Diante disso, para a atual pesquisa, o grupo de pesquisadores abordou essa mesma transição em um material de estrutura mais simples, o NaMn7O12.
Os resultados, segundo Gastaldo, permitem identificar o mecanismo pelo qual essa distorção se estabelece, proporcionando uma melhor compreensão dos mecanismos por trás das propriedades elétricas e estruturais de materiais complexos.
“Nossa principal conclusão foi a identificação do modo de vibração responsável pela transição de Verwey no NaMn7O12 através de uma diminuição em sua energia revelada pelo experimento de espalhamento inelástico de raios-X. Com a ajuda dos cálculos teóricos foi possível determinar o mecanismo responsável por essa transição de fase”, explicou.
Para o desenvolvimento da pesquisa duas técnicas de radiação síncrotron foram aplicadas: o espalhamento difuso de raios-X e o espalhamento inelástico de raios-X. A primeira permite observar distorções incipientes nas estruturas cristalinas, isto é, distorções na estrutura cristalina que ainda não estão plenamente estabelecidas. O espalhamento inelástico de raios-X, por sua vez, permite investigar, entre outras coisas, os modos de vibração dos átomos nos cristais e medir suas energias. Isso possibilita identificar as vibrações responsáveis pela transição de fase estrutural através de uma diminuição na sua energia, já que esses modos de vibração ficam mais “acomodados” na nova estrutura.
Gastaldo conta que os parceiros teóricos que contribuíram com o estudo fizeram cálculos que permitiram relacionar as vibrações detectadas no experimento com as distorções na estrutura cristalina que acontecem quando o NaMn7O12 sofre uma transição de Verwey.
Também foi detectada, através do espalhamento difuso de raios-X, outro tipo de distorção na estrutura cristalina, que não havia sido observada até então. Sendo possível determinar que essa distorção compete com aquela estabelecida na transição de Verwey, uma vez que ela desaparece subitamente quando a transição de fase ocorre.
“Essas descobertas nos levam a uma melhor compreensão sobre os mecanismos microscópicos que regem o comportamento de materiais fortemente interagentes, cuja compreensão ainda é, em muitos casos, incompleta”, acrescentou Vinícius Gastaldo.
Também contribuíram com o estudo os pesquisadores Mala N. Rao, Alexey Bosak, Matteo d’Astuto, Andrea Prodi, Marine Verseils, Yannick Klein, Christophe Bellin, Luigi Paolasini, Edmondo Gilioli, Samrath Lal Chaplot e Andrea Gauzzi.
O artigo pode ser baixado no repositório do CDMF clicando AQUI.
CDMF
O CDMF, sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
