Pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade da Califórnia, em San Diego, introduziram uma nova abordagem de “múltiplos mensageiros” à física quântica que significa um salto tecnológico na maneira como os cientistas podem explorar materiais quânticos.
As descobertas aparecem em um artigo recente publicado na Nature Materials, liderado por A. S. McLeod, pesquisador de pós-doutorado, Columbia Nano Initiative, com os co-autores Dmitri Basov e A. J. Millis na Columbia e R.A. Averitt na UC San Diego.
“Trouxemos uma técnica da escala intergaláctica para o reino dos ultra-pequenos”, disse Basov, professor de física de Higgins e diretor do centro de pesquisa de fronteira de energia da Columbia. Equipados com ferramentas multimodais de nanociência, agora podemos rotineiramente ir a lugares que ninguém pensava que seria possível tão recentemente quanto cinco anos atrás. “
O trabalho foi inspirado na astrofísica “multi-messenger”, que surgiu durante a última década como uma técnica revolucionária para o estudo de fenômenos distantes, como fusões de buracos negros. Medições simultâneas de instrumentos, incluindo telescópios de infravermelho, óptico, raios X e de ondas gravitacionais, podem, juntas, fornecer uma imagem física maior que a soma de suas partes individuais.
A busca por novos materiais pode complementar a dependência atual de semicondutores eletrônicos. O controle das propriedades do material usando a luz pode oferecer funcionalidade, velocidade, flexibilidade e eficiência energética aprimoradas para as plataformas de computação da próxima geração.
Trabalhos experimentais em materiais quânticos normalmente relatam resultados obtidos usando apenas um tipo de espectroscopia. Os pesquisadores demonstraram o poder de usar uma combinação de técnicas de medição para examinar simultaneamente propriedades elétricas e ópticas.
Os pesquisadores realizaram seu experimento concentrando a luz do laser na ponta afiada de uma sonda de agulha revestida com material magnético. Quando filmes finos de óxido de metal estão sujeitos a uma tensão única, pulsos de luz ultrarrápidos podem fazer com que o material mude para uma fase inexplorada de domínios em escala nanométrica, e a mudança é reversível.
Ao escanear a sonda sobre a superfície de sua amostra de filme fino, os pesquisadores conseguiram desencadear a alteração localmente e simultaneamente manipular e registrar as propriedades elétricas, magnéticas e ópticas desses domínios disparados por luz com precisão em escala nanométrica.
O estudo revela como propriedades imprevistas podem surgir em materiais quânticos estudados em escalas ultra-pequenas quando cientistas os ajustam por tensão.
“É relativamente comum estudar esses materiais nanofásicos com sondas de varredura. Mas esta é a primeira vez que uma nanossonda óptica é combinada com nanoimagem magnética simultânea e tudo nas temperaturas muito baixas onde os materiais quânticos mostram seus méritos. “, Disse McLeod. “Agora, a investigação de materiais quânticos por nanociência multimodal oferece um meio de fechar o ciclo de programas para projetá-los”.
Publicado em 05/01/2020
Artigo original:
Estudo original:
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: