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Você sabia que a luz pode criar som? No final do século XIX, o cientista Alexander Graham Bell (considerado um dos inventores do telefone) descobriu o fenômeno dos materiais que produzem ondas sonoras após absorverem a energia luminosa, conhecido como efeito fotoacústico.   Alexandre Graham Bell Fonte da imagem: Tecnologia Sina   Após a década de 1960, com o desenvolvimento da tecnologia de detecção de sinais fracos, surgiram microfones altamente sensíveis e microfones cerâmicos piezoelétricos. Cientistas desenvolveram uma nova técnica de análise espectroscópica baseada no efeito fotoacústico - espectroscopia fotoacústica, que pode ser usada para detectar substâncias de amostras e suas propriedades térmicas espectroscópicas, tornando-se uma ferramenta poderosa para pesquisas físico-químicas em compostos inorgânicos e orgânicos, semicondutores, metais, materiais poliméricos , etc.     Como podemos fazer a luz criar som? Conforme mostrado na figura abaixo, uma fonte de luz modulada por um monocromador, ou uma luz pulsada, como um laser pulsado, incide sobre uma célula fotoacústica. O material a ser medido na célula fotoacústica absorve energia luminosa, e a taxa de absorção varia com o comprimento de onda da luz incidente e do material. Isto se deve aos diferentes níveis de energia das moléculas atômicas constituídas nos diferentes materiais, e a taxa de absorção da luz pelo material aumenta quando a frequência ν da luz incidente está próxima do nível de energia hν. As moléculas atômicas que saltam para níveis de energia mais elevados após absorverem a luz não permanecem nos níveis de energia mais elevados; em vez disso, eles tendem a liberar energia e relaxar de volta ao estado fundamental mais baixo, onde a energia liberada geralmente aparece como energia térmica e faz com que o material se expanda termicamente e mude de volume. Quando restringimos o volume de um material, por exemplo, empacotando-o numa célula fotoacústica, a sua expansão provoca alterações na pressão. Após aplicar uma modulação periódica à intensidade da luz incidente, a temperatura, o volume e a pressão do material também mudam periodicamente, resultando em uma onda mecânica detectável. Essa oscilação pode ser detectada por um microfone sensível ou microfone cerâmico piezoelétrico, que é o que chamamos de sinal fotoacústico.   Princípio Esquemático     Como um amplificador lock-in mede sinais fotoacústicos?   Em resumo, o sinal fotoacústico é gerado por um sinal de pressão muito menor convertido a partir de calor muito pequeno (liberado por relaxamento atômico ou molecular). A detecção de tais sinais extremamente fracos não pode necessariamente ser feita sem amplificadores lock-in.   Na espectroscopia fotoacústica, o sinal coletado do microfone precisa ser amplificado por um pré-amplificador e então travado no sinal de frequência que precisamos por um amplificador lock-in. Desta forma, um sinal de espectroscopia fotoacústica de alta...

O que é material antiferromagnético?   Figura 1: Disposição do Momento Magnético em Antiferromagnetos   As propriedades comuns do ferro são ferromagnetismo, ferroeletricidade e ferroelasticidade. Materiais com duas ou mais propriedades de ferro ao mesmo tempo são chamados de materiais multiferróicos. Multiferróicos geralmente possuem fortes propriedades de acoplamento de ferro, ou seja, uma propriedade de ferro do material pode modular outra propriedade de ferro, como usar um campo elétrico aplicado para modular as propriedades ferroelétricas do material e, assim, afetar as propriedades ferromagnéticas do material. Espera-se que tais materiais multiferróicos sejam a próxima geração de dispositivos eletrônicos de spin. Dentre eles, os materiais antiferromagnéticos têm sido amplamente estudados por apresentarem boa robustez ao campo magnético aplicado.   O antiferromagnetismo é uma propriedade magnética de um material no qual os momentos magnéticos estão dispostos em uma ordem escalonada antiparalela e não exibem um momento magnético líquido macroscópico. Este estado magneticamente ordenado é chamado antiferromagnetismo. Dentro de um material antiferromagnético, os spins dos elétrons de valência adjacentes tendem a estar em direções opostas e nenhum campo magnético é gerado. Os materiais antiferromagnéticos são relativamente incomuns e a maioria deles existe apenas em baixas temperaturas, como óxido ferroso, ligas de ferromanganês, ligas de níquel, ligas de terras raras, boretos de terras raras, etc. BiFeO3, que está atualmente sob intensa pesquisa.   Perspectivas de aplicação de materiais antiferromagnéticos O conhecimento do antiferromagnetismo se deve principalmente ao desenvolvimento da tecnologia de espalhamento de nêutrons para que possamos “ver” o arranjo dos spins nos materiais e assim confirmar a existência do antiferromagnetismo. Talvez o Prémio Nobel da Física tenha inspirado os investigadores a concentrarem-se nos materiais antiferromagnéticos, e o valor do antiferromagnetismo foi gradualmente explorado.   Os materiais antiferromagnéticos são menos suscetíveis à ionização e à interferência do campo magnético e têm frequências próprias e frequências de transição de estado várias ordens de grandeza superiores às dos materiais ferromagnéticos típicos. A ordenação antiferromagnética em semicondutores é mais facilmente observada do que a ordenação ferromagnética. Essas vantagens tornam os materiais antiferromagnéticos um material atraente para a spintrônica.   A nova geração de memória magnética de acesso aleatório usa métodos elétricos para escrever e ler informações em ferromagnetos, o que pode reduzir a imunidade dos ferromagnetos e não conduz ao armazenamento estável de dados, e os campos dispersos de materiais ferromagnéticos podem ser um obstáculo significativo para sistemas altamente integrados. recordações. Em contraste, os antiferromagnetos têm magnetização líquida zero, não geram campos dispersos e são...