Pesquisadores relataram que um framework metal-orgânico (MOF) à base de ferro passa a apresentar ferromagnetismo em temperatura ambiente depois de ser fundido e rapidamente resfriado até formar um vidro. O resultado, publicado na revista Advanced Science, demonstra que a desordem atômica criada durante a vitrificação pode gerar propriedades magnéticas em materiais leves e compostos por elementos comuns.
O estudo concentrou-se no composto zeolítico imidazolato de ferro, escrito como Fe(Im)2 (Im = imidazolato). Na forma cristalina, essa estrutura contém sítios de ferro tetraédricos e octaédricos que se organizam de maneira antiferromagnética, anulando os spins vizinhos. Para transformar o material, a equipe sintetizou o cristal sem solvente, aqueceu-o até 705 K, promoveu a fusão e, em seguida, realizou o resfriamento rápido, obtendo um vidro amorfo.
Medições calorimétricas identificaram uma transição vítrea a 464 K, confirmando a formação do vidro. Imagens de microscopia mostraram superfícies de fratura lisas, típicas de vidros, e difração de raios X indicou a perda total de ordem de longo alcance.
Os testes magnéticos revelaram uma mudança drástica de comportamento. Enquanto o cristal apresentou resposta linear ao campo aplicado e praticamente nenhuma histerese — sinais de antiferromagnetismo —, o vidro exibiu um laço de histerese claro, com campo coercivo de 510 oersted e magnetização remanente de 0,38 emu/g. Esse ferromagnetismo fraco permaneceu estável até 487 K, muito acima da temperatura ambiente, e o laço manteve-se aberto mesmo sob 20 000 oersted.
Análises espectroscópicas mostraram que, durante a vitrificação, todos os centros de Fe2+ passam a um estado de alto spin uniforme, aumentando o número de elétrons desemparelhados por átomo. Dados de função de distribuição de pares de raios X revelaram ainda que a distância média Fe–Fe contrai de 6,20 Å para 6,00 Å, intensificando a sobreposição orbital através das pontes de imidazolato. A combinação de distâncias menores e perda de simetria local provoca um leve desalinhamento (canting) dos spins, gerando o momento magnético residual característico do ferromagnetismo fraco.
Imagem: Nanowerk https
Com coercividade de 510 oersted e temperatura crítica de 487 K, o novo vidro magnético surge como candidato para aplicações em armazenamento de dados, sensores magnéticos e dispositivos de comutação de baixo consumo. Por serem leves, moldáveis e quimicamente ajustáveis, vidros baseados em MOFs podem oferecer alternativas mais versáteis que os ímãs tradicionais de óxidos ou ligas metálicas.
Com informações de Nanowerk
