doi.org/10.1038/s41567-024-02678-8
Credibilidade: 999
#Geometria quântica
Pesquisadores revelam novas formas de entender e manipular elétrons em materiais
Pela primeira vez, físicos do MIT e seus colegas conseguiram medir a forma dos elétrons dentro de sólidos em nível quântico
Até agora, os cientistas podiam medir a energia e a velocidade dos elétrons em materiais cristalinos, mas a geometria quântica desses sistemas permanecia teórica ou até mesmo desconhecida.
O estudo, publicado na revista *Nature Physics*, abre novos caminhos para entender e controlar as propriedades quânticas dos materiais. Segundo Riccardo Comin, professor associado de Física no MIT e líder da pesquisa:
> “Desenvolvemos uma espécie de manual para obter informações completamente novas que antes eram inacessíveis.”
Esse avanço pode ser aplicado a diversos tipos de materiais quânticos, não apenas ao estudado neste trabalho, segundo Mingu Kang, primeiro autor do artigo e atualmente pesquisador na Universidade Cornell.
O Estranho Mundo Quântico
No universo da física quântica, os elétrons podem se comportar tanto como partículas pontuais quanto como ondas. O elemento-chave para descrever essa natureza ondulatória é chamado de função de onda.
Comin explica que essa função pode ser comparada a uma superfície tridimensional. Algumas dessas superfícies são simples, como uma esfera (semelhante a um elétron com comportamento trivial). Outras, porém, são mais complexas, como a famosa fita de Möbius – um objeto que desafia a intuição e que aparece frequentemente na arte de M.C. Escher. Essas funções de onda não triviais estão por toda parte no mundo quântico e são essenciais para entender materiais com aplicações em computação quântica e dispositivos eletrônicos avançados.
Até então, os cientistas só podiam inferir teoricamente a geometria quântica das funções de onda, mas nunca medi-la diretamente. Com a descoberta do MIT, essa medição agora é possível.
Como Foi Feita a Descoberta?
A equipe utilizou uma técnica chamada espectroscopia de fotoemissão angularmente resolvida (ARPES, na sigla em inglês). Esse método já havia sido usado por Comin, Kang e outros colegas em estudos anteriores, incluindo uma pesquisa de 2022 que revelou os segredos de um novo material quântico chamado metal kagome. No estudo atual, eles adaptaram o ARPES para medir a geometria quântica desse mesmo material.
A Importância da Colaboração
O sucesso da pesquisa só foi possível graças à estreita cooperação entre físicos teóricos e experimentais. Além disso, a pandemia de COVID-19 teve um impacto inesperado no estudo.
Mingu Kang, que é sul-coreano, precisou ficar na Coreia do Sul durante a pandemia, o que facilitou uma colaboração com teóricos do país. Já Comin teve uma experiência única: ele viajou à Itália para conduzir experimentos no laboratório nacional Elettra, que estava começando a reabrir. No entanto, devido a um teste positivo de COVID de Kang, Comin acabou realizando os experimentos sozinho, com apoio dos cientistas locais.
Ele lembra com humor:
> “Como professor, geralmente lidero os projetos, mas quem faz o trabalho são os alunos e pós-doutorandos. Então, este foi basicamente o último estudo em que eu realmente pus a mão na massa nos experimentos.”
O Futuro da Geometria Quântica
A capacidade de medir a geometria quântica dos elétrons pode levar a avanços significativos em novos dispositivos eletrônicos, magnéticos e até mesmo em computadores quânticos. Esse estudo não apenas fornece uma ferramenta inédita para os cientistas, mas também abre portas para um novo entendimento das propriedades fundamentais da matéria em nível quântico.
Publicado em 01/02/2025 22h55
Texto adaptado por IA (ChatGPT / Gemini) do original em inglês. Imagens de bibliotecas públicas de imagens ou créditos na legenda. Informações sobre DOI, autor e instituição encontram-se no corpo do artigo.
Estudo original:
| Geoprocessamento Sistemas para drones HPC |
| Sistemas ERP e CRM Sistemas mobile IA |