Descoberto novo estado eletrônico da matéria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/03/2020

Aglomerados de elétrons correndo pela estrada supercondutora representam o movimento da série de condutâncias de Pascal.
[Imagem: Jeremy Levy]

Novo estado eletrônico

Físicos anunciaram ter descoberto um novo estado eletrônico da matéria - e um estado de grande interesse tecnológico.

"Normalmente, elétrons em semicondutores ou metais se movem e se dispersam e, eventualmente, derrapam em uma direção se você aplicar uma tensão elétrica. Mas, nos condutores balísticos, os elétrons se movem mais como carros em uma rodovia. A vantagem disso é que eles não emitem calor e isso pode ser usado de maneiras bem diferentes da eletrônica comum," explicou o professor Jeremy Levy, da Universidade de Pittsburgh, nos EUA.

A ocorrência dos condutores balísticos, em que os elétrons parecem voar como os fótons, havia sido demonstrada no grafeno há cerca de cinco anos.

"A descoberta que fizemos [agora] mostra que, quando os elétrons são postos para atrair uns aos outros, eles podem formar grupos de dois, três, quatro e cinco elétrons, que literalmente se comportam como novos tipos de partículas, novas formas de matéria eletrônica," detalhou Levy.

Isso pode ser comparado à maneira pela qual os quarks se unem para formar nêutrons e prótons, e pode ser um instrumento importante para estudar os supercondutores, nos quais os elétrons se emparelham para fluir sem resistência.

Triângulo de Pascal

Uma pista importante para compreender o que estava acontecendo no condutor balístico foi reconhecer que esses condutores condizem com uma sequência dentro de um Triângulo de Pascal - um Triângulo de Pascal é um triângulo numérico infinito formado por números binomiais, onde o primeiro representa o número da linha e o segundo o número da coluna.

Não se sabe ainda exatamente o porquê, mas os elétrons balísticos movimentam-se formando a mesma série que compõe o Triângulo de Pascal.
[Imagem: Hersfold/Wikipedia]

"Se você olhar ao longo de diferentes direções do Triângulo de Pascal, poderá ver diferentes padrões numéricos e um deles é 1, 3, 6, 10, 15, 21. Esta é uma sequência que observamos em nossos dados, o que mostrou uma pista desafiadora sobre o que realmente estava acontecendo. Levou algum tempo para entendermos essa descoberta, mas foi porque inicialmente não percebemos que estávamos olhando para partículas compostas de um elétron, dois elétrons, três elétrons e assim por diante. Se você combinar tudo isso junto você obtém a sequência de 1, 3, 6, 10," explicou o pesquisador.

As novas partículas apresentam propriedades relacionadas ao entrelaçamento quântico, que podem ser potencialmente usadas para a computação quântica e as comunicações quânticas.

"Na primeira revolução quântica, as pessoas descobriram que o mundo ao seu redor era governado fundamentalmente por leis da física quântica. Essa descoberta levou à compreensão da tabela periódica, como os materiais se comportam, e ajudaram no desenvolvimento de transistores, computadores, escâneres de ressonância magnética e tecnologia da informação. Agora, no século XXI, estamos focando em todas as estranhas previsões da física quântica, explorando-as e usando-as.

"Quando você fala sobre aplicações, estamos pensando em computação quântica, teletransporte quântico, comunicações quânticas, sensoriamento quântico, ideias que usam propriedades da natureza quântica da matéria que antes eram ignoradas," disse Levy.

Bibliografia:

Artigo: Pascal conductance series in ballistic one-dimensional LaAlO3/SrTiO3 channels
Autores: Megan Briggeman, Michelle Tomczyk, Binbin Tian, Hyungwoo Lee, Jung-Woo Lee, Yuchi He, Anthony Tylan-Tyler, Mengchen Huang, Chang-Beom Eom, David Pekker, Roger S. K. Mong, Patrick Irvin, Jeremy Levy
Revista: Science
Vol.: 367, Issue 6479, pp. 769-772

DOI: 10.1126/science.aat6467CP2