Descoberto novo estado da matéria quântica

Matéria que brilha

Físicos descobriram um novo estado da matéria que emerge em condições onde reinam as leis da mecânica quântica.

O estado exótico foi detectado dentro de um material que, segundo a equipe, pode levar a uma nova era de computadores energeticamente hipereficientes e capazes de suportar até mesmo os desafios das viagens espaciais profundas.

“Se pudéssemos segurá-lo em nossas mãos, ele emitiria uma luz brilhante de alta frequência,” disse Luis Jauregui, da Universidade da Califórnia de Irvine. “É algo totalmente novo. É uma nova fase da matéria, semelhante a como a água pode existir como líquido, gelo ou vapor.”

Essa nova fase da matéria quântica é como um líquido composto de elétrons, carreadores de cargas negativas, e suas contrapartes, conhecidas como “lacunas”, carreadoras de cargas positivas. Em algumas condições muito específicas, em vez de se anularem, essas cargas positivas e negativas se emparelham espontaneamente, coexistindo em harmonia.

Esses estados exóticos são conhecidos como éxcitons, que são como partículas compostas, por isso chamadas de quasipartículas. Nesse novo estado, elétrons e lacunas giram juntos na mesma direção.

Éxcitons

A chave para criar a nova matéria quântica foi aplicar um campo magnético de alta intensidade a um material recém-sintetizado pela equipe, chamado pentatelureto de háfnio (HfTe5).

O campo magnético é descomunal, de até 70 teslas – em comparação, o campo magnético de um ímã de geladeira é de cerca de 0,1 tesla.

Sob esse campo magnético, a capacidade do material de transportar eletricidade cai repentinamente, mostrando que ele mudou de fase, criando o estado exótico que a equipe descobriu dever-se ao peculiar comportamento dos éxcitons.

Se o estado exótico agora descoberto puder ser replicado em condições mais “amenas” – sob campos magnéticos mais fracos -, eventualmente usando outros materiais, a descoberta poderá ter utilidades práticas.

“Esta descoberta é importante porque pode permitir que os sinais sejam transportados por spin em vez de carga elétrica, abrindo um novo caminho para tecnologias de eficiência energética, como a eletrônica baseada em spin ou dispositivos quânticos,” disse Jauregui.

Além disso, ao contrário dos materiais convencionais usados em eletrônica, essa nova matéria quântica não é afetada por nenhuma forma de radiação, o que a torna uma candidata ideal para ambientes agressivos. “Ela pode ser útil para missões espaciais. Se você quer computadores no espaço que durem, esta é uma maneira de fazer isso acontecer,” disse Jauregui.