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Três perspectivas da superfície sobre a qual os elétrons se movem: À esquerda, o resultado experimental, ao centro e à direita a modelagem teórica. As cores vermelha e azul representam uma medida da velocidade dos elétrons. Tanto a teoria quanto a experiência refletem a simetria do cristal.
[Imagem: University of Bologna]
Spin do elétron
Uma equipe de pesquisa internacional conseguiu pela primeira vez medir o spin do elétron na matéria, ou seja, a curvatura do espaço em que os elétrons vivem e se movem.
O momento magnético dos elétrons já é largamente explorado tecnologicamente, no armazenamento de dados, no campo específico da spintrônica e mesma da computação quântica. Contudo, ainda entendemos pouco sobre os meandros dessa propriedade, o spin, comumente descrito de forma muito caricatural como se fosse a agulha de uma bússola interna do elétron.
Assim, esta nova medição promete otimizar muito o modo como os materiais quânticos são estudados, abrindo portas para novos desenvolvimentos em tecnologias quânticas, com possíveis aplicações em vários campos tecnológicos, desde as energias renováveis à biomedicina, da eletrônica aos computadores quânticos.
Usando luz gerada por um acelerador de partículas, o síncrotron, e graças a modernas técnicas de modelagem do comportamento da matéria, a equipe conseguiu medir pela primeira vez o spin do elétron, que está relacionado ao conceito de topologia.
"Se pegarmos dois objetos, como uma bola de futebol e uma rosquinha, notamos que suas formas específicas determinam diferentes propriedades topológicas, por exemplo porque a rosquinha tem um buraco, enquanto a bola de futebol não tem," explicou Domenico Di Sante, da Universidade de Bolonha, na Itália.
"Da mesma forma, o comportamento dos elétrons nos materiais é influenciado por certas propriedades quânticas que determinam sua rotação na matéria em que se encontram, semelhante a como a trajetória da luz no Universo é modificada pela presença de estrelas, buracos negros, matéria e energia escura, que dobram o tempo e o espaço," detalhou.
O complexo mapeamento da onda eletrônica foi feita no metal kagome TbV6Sn6.
[Imagem: Domenico Di Sante et al. - 10.1038/s41567-023-02053-z]
Spin topológico
Embora essa característica dos elétrons seja conhecida há muito tempo, até agora ninguém havia conseguido medir diretamente esse "spin topológico".
O resultado pode ser comparado a uma visão 3D da banda eletrônica, permitindo ver a superfície do que até agora só era visto como uma zona de interação plana. Se pudermos controlar a energia dessa banda, será possível eventualmente observar novas fases topológicas previstas pela teoria, com aplicações potenciais em computação e armazenamento de dados, apenas para citar algumas possibilidades.
Para conseguir isso, Di Sante e seus colegas exploraram um efeito particular conhecido como dicroísmo circular, uma técnica experimental especial que só pode ser usada com uma fonte síncrotron, que explora a capacidade dos materiais de absorver a luz de maneira diferente, dependendo de sua polarização.
A equipe voltou sua atenção particularmente para os chamados materiais kagome, uma classe de materiais que devem seu nome à sua semelhança com a trama de fios de bambu entrelaçados que compõem uma cesta tradicional japonesa.
Esses materiais estão revolucionando a física quântica, e os resultados obtidos podem nos ajudar a aprender mais sobre suas propriedades magnéticas, topológicas e supercondutoras especiais.
Bibliografia:
Artigo: Flat band separation and robust spin Berry curvature in bilayer kagome metals
Autores: Domenico Di Sante, Chiara Bigi, Philipp Eck, Stefan Enzner, Armando Consiglio, Ganesh Pokharel, Pietro Carrara, Pasquale Orgiani, Vincent Polewczyk, Jun Fujii, Phil D. C. King, Ivana Vobornik, Giorgio Rossi, Ilija Zeljkovic, Stephen D. Wilson, Ronny Thomale, Giorgio Sangiovanni, Giancarlo Panaccione, Federico Mazzola
Revista: Nature Physics
DOI: 10.1038/s41567-023-02053-z
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Fonte: Site Inovação Tecnológica- www.inovacaotecnologica.com.br URL: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=spin-eletron-medido-pela-primeira-vez
Publicação 14-06-2023
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
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