Pesquisadores revelaram, pela primeira vez, a forma de um elétron enquanto ele se move em um material sólido. O feito, considerado um marco na física quântica, abre caminho para novas descobertas sobre o comportamento dos elétrons em diferentes materiais, com aplicações em áreas como computação quântica e fabricação de eletrônicos.

A pesquisa foi liderada pelo físico Riccardo Comin, professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em colaboração com outras instituições. De acordo com Comin, a equipe desenvolveu uma abordagem inédita que permite acessar informações nunca antes registradas. O estudo contou também com a participação de Mingu Kang, que conduziu grande parte do trabalho no MIT antes de se transferir para a Universidade Cornell.

Como cientistas mapearam o formato dos elétrons

Para observar o formato dos elétrons, os cientistas utilizaram uma técnica avançada chamada espectroscopia de fotoemissão com resolução angular (ARPES). Essa técnica envolve o uso de feixes de luz para liberar elétrons de um cristal, permitindo que seus movimentos e formas sejam reconstruídos com precisão. O processo, que exige equipamentos altamente especializados, revelou propriedades geométricas fundamentais dos elétrons que influenciam diretamente seu comportamento.

A geometria dos elétrons em um sólido, como foi demonstrado no estudo, desempenha um papel crucial em fenômenos como a supercondutividade. Nesse estado, os elétrons se movem sem resistência, o que é altamente desejável para sistemas energéticos mais eficientes. Além disso, entender como os elétrons formam padrões coordenados pode ajudar no desenvolvimento de materiais com propriedades eletrônicas inovadoras.

Metais kagome ajudam a desvendar a geometria dos elétrons

Os experimentos foram conduzidos em metais kagome, um grupo de materiais conhecidos por sua estrutura atômica em padrões triangulares entrelaçados. Essa configuração única influencia diretamente o movimento dos elétrons e pode gerar comportamentos especiais, como supercondutividade avançada. A descoberta também confirma teorias sobre a forma dos elétrons, que agora podem ser testadas e medidas experimentalmente.

Os cientistas esperam refinar a técnica ARPES para estudar outros materiais e investigar como a geometria quântica pode impactar propriedades como condutividade e magnetismo. Essa abordagem poderá, no futuro, permitir o design de componentes eletrônicos mais eficientes e avanços na computação quântica, que depende da estabilidade dos estados eletrônicos para funcionar.

Descoberta abre caminho para avanços tecnológicos inéditos

O estudo, publicado na revista Nature Physics, é resultado de uma colaboração global, com cientistas de diferentes áreas unindo esforços para realizar medições de altíssima precisão. Este avanço é um passo significativo na compreensão do mundo quântico e suas possibilidades tecnológicas.

Com informações de: Earth