Os cientistas descobrem uma nova classe de estados quânticos em grafeno: WebCuriosos
Forçados a administrar um labirinto de átomos de carbono organizados exclusivamente em pilhas torcidas, os elétrons fazem algumas coisas bastante peculiares.
Pesquisadores da Universidade da Colúmbia Britânica no Canadá, a Universidade de Washington e Johns Hopkins nos EUA e o Instituto Nacional de Ciência dos Materiais no Japão Recentemente descobriu um novo estado de matéria estranho na dinâmica das correntes que fluem através de camadas de grafeno.
Os resultados confirmam previsões sobre como os elétrons devem se comportar quando espremidos em arranjos cristalinos e podem contribuir com novas idéias sobre como obter abordagens confiáveis para a computação quântica ou revelar maneiras de desenvolver supercondução de temperatura ambiente.
“O ponto de partida para este trabalho são dois flocos de grafeno, que são compostos de átomos de carbono dispostos em uma estrutura de favo de mel”. diz O autor sênior do estudo, Joshua Folk, um físico de matéria condensado da Universidade da Colúmbia Britânica.
“A maneira como os elétrons saltam entre os átomos de carbono determina as propriedades elétricas do grafeno, que acabam sendo superficialmente semelhantes a condutores mais comuns como o cobre”.
O grafeno tem sido cada vez mais visto como um material maravilhoso nas últimas décadas, sua treliça de átomos de carbono conectada de uma maneira que deixa elétrons sobressalentes para saltar por tokens em um jogo de verificadores quânticos.
Os físicos dobraram consistentemente as regras deste jogo, encontrando maneiras novas e incomuns de alterar as propriedades da resistência ou coordenar -se em estados exóticos. Por esses motivos, o grafeno se tornou um playground perfeito para procurar pistas sobre condutividade de baixa resistência ou testar os limites de vários efeitos quânticos.
Um desses efeitos é um 'congelamento' de elétrons em posições restritas, transformando-os efetivamente de uma massa líquida fluida em algo com estrutura. Conhecido como a Wigner Crystalessa fase dos elétrons tem formas e comportamentos característicos que os pesquisadores pensaram que entendiam bem.
Nesta série de experimentos, os pesquisadores torceram pilhas de folhas de grafeno de átomo único de uma maneira que forçou os átomos de carbono não se alinham no que é descrito como um efeito MOIRÉ (pronuncia-se MWA-Ray).
Efeitos de Moiré Não são difíceis de encontrar em nosso mundo cotidiano. Visto em pilhas de malha ou telas, elas aparecem como linhas repetidas, círculos ou curvas como contrastes na escuridão e luz que compõem a combinação de malha ou cancelamento.
Somente neste caso, as estruturas contrastantes no grafeno distorcido causam estragos na geometria do elétron, ou o que é chamado de topologia de sua paisagem. O resultado é uma mudança na velocidade do elétron, com alguns até desenvolvendo uma torção à medida que se movem ao longo das bordas do material.
“Isso leva a um comportamento paradoxal do cristal eletrônico topológico não visto nos cristais convencionais de Wigner do passado – apesar do cristal que se formou sobre elétrons congelantes em uma matriz ordenada, pode, no entanto, conduzir eletricidade ao longo de seus limites”. diz Folk.
É nesse bizarro novo reino do comportamento de elétrons que surgem atividades estranhas, como a quantização da resistência conhecida como o Efeito Quantum Hall.
Novos estados de atividade topológica como essa são uma mina de ouro em potencial para os físicos que desejam explorar maneiras de criar unidades de computação quântica conhecidas como qubits que são mais resistentes do que os tipos convencionais com base em partículas fundamentais.
Contorcendo pilhas estreitas de grafeno no equivalente de elétrons de A MÖA tira de bius pode ser apenas o começo. A geometria nessa escala é teorizada para fornecer um zoológico bizarro de quasipartículas de elétrons com todos os tipos de nova física distorcida.
Esta pesquisa foi publicada em Natureza.
