&bala; Física 18, S15
Uma nova estratégia permite que os cientistas encontrem e façam materiais que hospedam os chamados elétrons pesados sem exigir elementos de terras raras ou actinídeos.
Cinqüenta anos atrás, os físicos descobriram que certos compostos metálicos contêm elétrons que se comportam como se fossem muito mais pesados que os elétrons regulares. Esses materiais de fermão pesada são usados para explorar sistemas de elétrons fortemente correlacionados e supercondutividade não convencional, e podem ter aplicações em várias tecnologias quânticas. No entanto, eles normalmente precisam de elementos de terras raras ou actinídeos, que podem ser escassas, radioativas e difíceis de extrair. Agora, Luca de ‘Medici no Laboratório de Física e Estudos de Materiais (LPEM), França e seus colegas propuseram e testaram uma maneira de produzir sistematicamente materiais de fermão pesada que carecem desses elementos problemáticos (1).
O primeiro passo na abordagem dos pesquisadores é selecionar um composto metálico classificado como um metallic hund, um materials cujas propriedades são fortemente influenciadas pelas interações entre elétrons em orbitais atômicos parcialmente cheios. O segundo passo é substituir os átomos de um elemento metálico por átomos de um diferente até que as faixas de condução do materials estejam quase meio cheias de elétrons. Nesse ponto, os elétrons em certos orbitais atômicos interagem fortemente entre si, fazendo com que eles se movam lentamente e, portanto, pareçam pesados. Esse comportamento imita o dos elétrons em materiais de fermão pesada contendo terras raras ou actinídeos.
De ‘Medici e seus colegas demonstraram sua técnica experimentalmente selecionando um metallic hund feito de césio, ferro e arsênico e substituindo alguns dos átomos de ferro por cromo. Os pesquisadores encontraram evidências de comportamento pronunciado de fermão pesada através de medições da resistividade do materials, suscetibilidade magnética e expansão térmica. A equipe diz que o próximo passo é usar essa estratégia para criar outros materiais de fermão pesada e explorar suas propriedades potencialmente vantajosas.
–Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson é um editor correspondente para Revista de Física com sede em Durham, Reino Unido.
Referências
- M. Crispino et al.“Paradigma para encontrar dFermões pesados de elétron: o caso do CSFE dopado com CR2Como2” Phys. Rev. Lett. 134076504 (2025).
