Frank Ceballos / Universidade do Kansas
Investigadores do MIT identificaram eletrões que formam estruturas cristalinas num material apenas milionésimos de um metro de espessura.
É uma descoberta inesperada no campo da ciência dos materiais.
Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) revelam eletrões num material ultrafino que podem formar estruturas cristalinas.
O fenómeno foi observado num material com apenas alguns milionésimos de metro de espessura: o pentalayer rhombohedral graphene – cinco camadas de grafeno atómico dispostas de uma forma específica, um material descoberto há somente três anos por esta equipa liderada por Long Ju.
O estudo centrou-se no comportamento dos eletrões em dispositivos feitos parcialmente desse grafeno de cinco camadas.
Esses eletrões, nesses dispositivos, ficam sólidos, formam estruturas cristalinas – quando ficam sujeitos a voltagens elétricas variáveis e a temperaturas extremas, semelhantes às do espaço exterior.
Neste estudo, continua o Phys, também foi visível o aparecimento de dois novos estados eletrónicos; é uma prolongação de um estudo anterior, que mostrava que os eletrões podiam dividir-se em partes fracionárias.
Foram desenvolvidos filtros personalizados que proporcionaram melhor isolamento, permitindo aos investigadores arrefecer os seus dispositivos a temperaturas muito mais baixas do que em experiências anteriores.
Os resultados sugerem que o pentalayer rhombohedral graphene (e outros materiais semelhantes, provavelmente) pode apresentar uma gama de comportamentos inesperados, que podem ter implicações vastas para a física quântica e para a ciência dos materiais.
Os investigadores também realizaram experiências com duas variantes do material: uma composta por cinco camadas de grafeno e outra composta por quatro camadas. Esta comparação indica que este comportamento pode estender-se a uma família mais ampla de materiais.
“Efeito Hall anómalo quântico inteiro”
Além das já mencionadas estruturas cristalinas de eletrões, os físicos do MIT descobriram um “efeito Hall anómalo quântico inteiro” numa ampla gama de densidades de eletrões.
O efeito Hall anómalo quântico fracionado, que tinha sido descoberto em estudos anteriores, ocorre sob campos magnéticos fortes.
Mas este novo fenómeno ocorre sem a necessidade de haver qualquer campo magnético.
Os investigadores acreditam que este efeito pode ser comparado a um “sólido” de eletrões, análogo à formação de gelo, coexistindo com o estado “líquido” do efeito Hall quântico fracionado.
A equipa do MIT acredita que este estudo pode levar a avanços na computação quântica e noutras tecnologias avançadas.
“Encontrámos uma mina de ouro, e cada escavação está a revelar algo novo”, resume o professor Long Ju.
