Forçados a administrar um labirinto de átomos de carbono organizados exclusivamente em pilhas torcidas, os elétrons fazem algumas coisas bastante peculiares.
Pesquisadores da Universidade da Colúmbia Britânica no Canadá, a Universidade de Washington e Johns Hopkins nos EUA e o Instituto Nacional de Ciência dos Materiais no Japão recentemente descobriu um novo estranho estado de matéria na dinâmica das correntes que fluem através de camadas de grafeno.
“O ponto de partida para este trabalho são dois flocos de grafeno, que são compostos de átomos de carbono dispostos em uma estrutura de favo de mel”. diz O autor sênior do estudo, Joshua Folks, um físico de matéria condensado da Universidade da Colúmbia Britânica.
“A maneira como os elétrons saltam entre os átomos de carbono determina as propriedades elétricas do grafeno, que acabam sendo superficialmente semelhantes a condutores mais comuns como o cobre”.
Grafeno tem sido cada vez mais visto como uma espécie de um Materials maravilha Nas últimas décadas, sua treliça de átomos de carbono conectada de uma maneira que deixa elétrons sobressalentes para saltar por tokens em um jogo de damas quânticas.
Os físicos dobraram consistentemente as regras deste jogo, encontrando maneiras novas e incomuns para alterar propriedades de resistência ou coordenar em estados exóticos. Por esses motivos, o grafeno se tornou um playground perfeito para procurar pistas sobre condutividade de baixa resistência ou testar os limites de vários efeitos quânticos.
Um desses efeitos é um ‘congelamento’ de elétrons em posições restritas, transformando-os efetivamente de uma massa líquida fluida em algo com estrutura. Conhecido como a Wigner Crystalessa fase dos elétrons tem formas e comportamentos característicos que os pesquisadores pensaram que entendiam bem.
Nesta série de experimentos, os pesquisadores torceram pilhas de folhas de grafeno de átomo único de uma maneira que forçou os átomos de carbono não se alinham no que é descrito como um efeito MOIRÉ (pronuncia-se MWA-Ray).
As folhas empilhadas de grafeno podem levar a novas configurações de átomos de carbono para que os elétrons se movam. (Jynto/Wikimedia Commons/Pd/SciencEalert)
Efeitos de Moiré Não são difíceis de encontrar em nosso mundo cotidiano. Visto em pilhas de malha ou telas, elas aparecem como linhas repetidas, círculos ou curvas como contrastes na escuridão e luz que compõem a combinação de malha ou cancelamento.
Somente neste caso, as estruturas contrastantes no grafeno distorcido causam estragos na geometria do elétron, ou o que é chamado de topologia de sua paisagem. O resultado é uma mudança na velocidade do elétron, com alguns até desenvolvendo uma torção à medida que se movem ao longo das bordas do materials.
“Isso leva a um comportamento paradoxal do cristal eletrônico topológico não visto nos cristais convencionais de Wigner do passado – apesar do cristal que se formou sobre elétrons congelantes em uma matriz ordenada, pode, no entanto, conduzir eletricidade ao longo de seus limites”. diz Folks.
É nesse bizarro novo reino do comportamento de elétrons que surgem atividades estranhas, como a quantização da resistência conhecida como o Efeito Quantum Corridor.
Novos estados de atividade topológica como essa são uma mina de ouro em potencial para os físicos interessados em explorar maneiras de criar computação quântica unidades conhecidas como qubits que são mais resistentes do que os tipos convencionais baseados em partículas fundamentais.
Contorcendo pilhas estreitas de grafeno no equivalente de elétrons de A MÖA tira de bius pode ser apenas o começo. A geometria nessa escala é teorizada para fornecer um zoológico bizarro de elétron Quasipartículas com todos os tipos de nova física distorcida.
