Uma equipa internacional liderada pelo Dr. Jaime Sánchez-Barriga, investigador do Centro Helmholtz de Berlim, revelou recentemente a complexa estrutura eletrónica topológica do cobalto ferromagnético. Utilizando espectroscopia fotoelétrica de resolução angular de spin na fonte de luz síncrotron BESSY II, a equipa descobriu que, mesmo à temperatura ambiente, as bandas de energia do cobalto formam uma rede de linhas nodais que se cruzam ao longo de direções cristalográficas específicas. Os resultados foram publicados na revista *Communications Materials*.
O cobalto tem sido considerado durante muito tempo um ferromagneto típico, com a sua estrutura eletrónica supostamente bem compreendida. Sánchez-Barriga afirmou: "O cobalto é um dos elementos ferromagnéticos mais estudados nos últimos 40 anos, e acreditava-se que a sua estrutura eletrónica estava completamente compreendida. No entanto, descobrimos que a estrutura de bandas do cobalto apresenta características topologicamente muito interessantes, com uma abundância de pontos de cruzamento e nós que dominam o seu comportamento eletrónico de baixa energia." A investigação mostra que estas linhas nodais polarizadas por spin são protegidas conjuntamente pela simetria do espelho cristalino e pelo ferromagnetismo, mantendo-se sem gap mesmo na presença de acoplamento spin-órbita.
Esta característica topológica tem implicações significativas para a espintrónica. As linhas nodais no cobalto possuem polarização de spin intrínseca, e a textura de spin pode ser completamente invertida alterando a direção de magnetização. Esta capacidade de controlo magnético é um elemento-chave para aplicações em espintrónica, uma característica que os materiais com linhas nodais não magnéticas não possuem. A equipa de investigação salienta que a observação de múltiplas linhas nodais protegidas por simetria num simples elemento ferromagnético é extremamente rara, o que torna o cobalto um sistema modelo ideal para estudar a interação entre estados topológicos e magnetismo.
Os dados experimentais mostraram uma elevada concordância com os cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) realizados por uma equipa teórica liderada pela Dra. Maia Verniory. Os cálculos indicam que as linhas nodais no cobalto são protegidas conjuntamente pela simetria do espelho cristalino e pelo ferromagnetismo. Nas regiões onde as linhas nodais cruzam o nível de Fermi, os eletrões comportam-se como partículas relativísticas sem massa, capazes de se mover a altas velocidades. Sánchez-Barriga explicou: "Ao alterar a direção do campo magnético, podemos abrir um gap nos pontos de cruzamento ou controlar completamente a textura de spin das linhas nodais, mantendo simultaneamente as propriedades únicas do estado sem gap. Esta é exatamente a funcionalidade de comutação necessária para aplicações práticas." Esta descoberta fornece uma plataforma de material topológico com capacidade de sintonização para o desenvolvimento de dispositivos de espintrónica.
Detalhes da publicação: Autores: OJ Clark et al., Título: "Manifold of magnetic nodal lines in an elemental ferromagnet", Publicado em: *Communications Materials* (2026). Informação da revista: Communications Materials
