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terça, 12 junho 2018 18:09

Evidência para uma nova propriedade da matéria quântica revelada Destaque

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A estrutura do cristal que foi estudada na pesquisa; uma molécula individual é destacada em vermelho. A estrutura do cristal que foi estudada na pesquisa; uma molécula individual é destacada em vermelho. Credit: Institute for Quantum Matter/JHU

Uma propriedade de matéria quântica teorizada, mas nunca antes detectada, foi vista no laboratório, segundo uma equipa de cientistas.

A equipa provou que um material quântico em particular pode demonstrar flutuações de dipolo eléctrico - oscilações irregulares de pequenos pólos carregados no material - mesmo em condições extremamente frias, na vizinhança de menos 450 graus Fahrenheit.

O material, sintetizado pela primeira vez há 20 anos, é chamado k- (BEDT-TTF) 2Hg (SCN) 2Br. É derivado de compostos orgânicos, mas comporta-se como um metal.

"O que descobrimos com esse material quântico em particular é que, mesmo em temperaturas super frias, os dipolos eléctricos ainda estão presentes e flutuam de acordo com as leis da mecânica quântica", disse Natalia Drichko, professora associada de pesquisa em física da Universidade Johns Hopkins.

"Geralmente, pensamos na mecânica quântica como uma teoria de pequenas coisas, como átomos, mas aqui observamos que todo o cristal está se comportando de forma quântica", disse Drichko, autor sênior de um artigo sobre a pesquisa publicada na revista Science.

A física clássica descreve a maior parte do comportamento dos objectos físicos que vemos e vivenciamos na vida quotidiana. Na física clássica, os objectos congelam a temperaturas extremamente baixas, disse Drichko. Na física quântica - ciência que cresceu principalmente para descrever o comportamento da matéria e da energia no nível atómico e menor - há movimento mesmo nessas temperaturas frígidas, disse Drichko.

"Essa é uma das principais diferenças entre física clássica e física quântica que os físicos da matéria condensada estão explorando", disse ela.

Um dipolo eléctrico é um par de pólos iguais, porém opostos, separados por alguma distância. Tais dipolos podem, por exemplo, permitir que um cabelo "cole" num pente através da troca de electricidade estática: pequenos dipolos se formam na borda do pente e na borda do cabelo.

A equipa de pesquisa de Drichko observou o novo estado eléctrico de extrema baixa temperatura da matéria quântica no laboratório de espectroscopia Raman de Drichko, onde o principal trabalho foi feito pela estudante de graduação Nora Hassan. Os membros da equipe brilharam com foco em um pequeno cristal do material. Empregando técnicas de outras disciplinas, incluindo química e biologia, eles encontraram provas das flutuações do dipolo.

O estudo foi possível graças ao espectrómetro desenvolvido em casa e construído em casa, que aumentou a sensibilidade das medições em 100 vezes.

O efeito quântico único que a equipa encontrou poderia ser usado na computação quântica, um tipo de computação em que a informação é capturada e armazenada de forma a aproveitar os estados quânticos da matéria.

Story Source:

Materials provided by Johns Hopkins University


Journal Reference:

  1. Nora Hassan, Streit Cunningham, Martin Mourigal, Elena I. Zhilyaeva, Svetlana A. Torunova, Rimma N. Lyubovskaya, John A. Schlueter, Natalia Drichko. Evidence for a quantum dipole liquid state in an organic quasi–two-dimensional materialScience, 2018; 360 (6393): 1101 DOI: 10.1126/science.aan6286
Ler 275 vezes Modificado em terça, 12 junho 2018 18:44

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