Um artigo recém-publicado na revista Nature Physics revelou a primeira observação direta de estruturas magnéticas raras chamadas hopfions. Essas formações microscópicas vinham sendo estudadas apenas na física teórica há décadas e agora foram registradas experimentalmente por cientistas de diferentes instituições internacionais. Continua após a publicidadeA descoberta pode abrir caminho para novas tecnologias ligadas à computação e ao armazenamento de dados.Em resumo:
Cientistas observaram hopfions magnéticos diretamente pela primeira vez na história;
Hopfions são estruturas tridimensionais estáveis, menores que um fio de cabelo;
Spins magnéticos entrelaçados dificultam destruir completamente essas formações microscópicas;
Pesquisadores criaram hopfions isolados usando lasers ultrarrápidos e microscopia avançada;
Descoberta pode impulsionar memórias magnéticas, nanoeletrônica e computação do futuro.
Os hopfions fazem parte de um grupo conhecido como sólitons topológicos. Na prática, são pequenas estruturas magnéticas extremamente estáveis que se comportam como partículas dentro de certos materiais. Mesmo medindo apenas alguns nanômetros – milhares de vezes menores que a espessura de um fio de cabelo – elas despertam grande interesse da ciência moderna.Esquema de microscopia eletrônica Lorentz (a) e observação experimental de sólitons magnéticos em FeGe (b), incluindo hopfions e skyrmions. Em (c), modelo tridimensional de um hopfion isolado em equilíbrio estatístico acompanhado por suas respectivas simulações teóricas de contraste por transmissão. – Crédito: Chen et al., Nature Physics (2026)Os pesquisadores explicam que essas estruturas possuem uma configuração magnética muito difícil de ser destruída. Isso acontece porque seus spins – propriedades magnéticas dos elétrons – ficam organizados em padrões complexos e entrelaçados. Para alterar completamente essa organização, seria necessário fornecer uma grande quantidade de energia.Essa estabilidade torna os sólitons candidatos promissores para aplicações tecnológicas. No futuro, eles poderão ser usados em dispositivos de memória magnética mais rápidos, eficientes e compactos. Além disso, cientistas acreditam que essas estruturas também podem ajudar no desenvolvimento de sistemas avançados de computação.
Entre todos os sólitons topológicos, os hopfions são considerados alguns dos mais complexos. Diferentemente de outras estruturas magnéticas bidimensionais, eles possuem uma organização tridimensional. Seus spins formam laços fechados que lembram cordas torcidas ou anéis entrelaçados.A pesquisa foi conduzida por cientistas da Universidade de Tecnologia do Sul da China, da Universidade de Nankai, do Centro de Pesquisa Jülich, da Universidade Normal do Sul da China, da Universidade de Luxemburgo e da Universidade de Uppsala. O grupo conseguiu criar hopfions isolados usando pulsos ultrarrápidos de laser.Durante muitos anos, os hopfions existiram apenas em modelos matemáticos. Em estudos anteriores, pesquisadores até observaram sinais dessas estruturas combinadas com outros objetos magnéticos chamados skyrmions, mas nunca de forma totalmente isolada.Continua após a publicidadeComportamento do transporte eletrônico do hopfion – Crédito: Börge Göbel, Ingrid Mertig, Oleg A.Tretiakov / Creative CommonsLeia mais:Desafiando barreiras da física para isolar hopfions Segundo os autores, justamente a grande estabilidade dos hopfions dificultava sua criação em laboratório. Como eles resistem naturalmente à decomposição, também não surgem facilmente. Por isso, a equipe precisou encontrar uma maneira de levar o material magnético a estados extremos e temporários.Para alcançar esse resultado, os cientistas usaram microscopia eletrônica de alta resolução e lasers de femtossegundo, capazes de emitir pulsos extremamente rápidos. Esses pulsos duram apenas um quadrilionésimo de segundo, mas conseguem alterar temporariamente o comportamento magnético do material.Continua após a publicidadeCom essa técnica, os pesquisadores conseguiram acessar estados energéticos que normalmente não podem ser atingidos por métodos tradicionais, como aquecimento gradual ou mudanças lentas em campos magnéticos. Isso permitiu a formação dos hopfions isolados observados pela primeira vez.A descoberta representa um avanço importante no estudo do magnetismo topológico e das interações entre luz e matéria. Agora, os cientistas pretendem investigar como controlar essas estruturas com maior precisão, algo considerado essencial para futuras aplicações tecnológicas em nanoeletrônica e computação magnética.
