Uma Questão de Importância dos Materiais Quânticos

Tecnologias modernas dependem de materiais com desempenho extraordinário, muitos dos quais surgem da física quântica. Este campo foca em matérias em escalas microscópicas, onde partículas se comportam de maneiras surpreendentes. Ao longo do último século, a pesquisa em átomos, elétrons e fótons levou à invenção de transistores e à fundação dos computadores atuais.

Ainda assim, os cientistas continuam a descobrir efeitos quânticos que desafiam teorias estabelecidas. Pesquisas recentes sugerem que, quando um grande número de partículas interage dentro de certos materiais, uma espécie de geometria interna pode emergir. Essa estrutura pode redirecionar o movimento dos elétrons, assemelhando-se ao modo como a teoria da gravidade de Einstein descreve a curvatura da luz.

Da Ideia Matemática à Realidade Mensurável

Essa estrutura interna é conhecida como métrica quântica. Ela descreve a curvatura do espaço quântico pelo qual os elétrons viajam e influencia muitas propriedades microscópicas dos materiais. Apesar de sua importância, provar sua existência experimentalmente tem sido extremamente difícil.

”O conceito de métrica quântica remonta há cerca de 20 anos, mas por muito tempo foi considerado puramente um construto teórico. Somente nos últimos anos os cientistas começaram a explorar seus efeitos tangíveis nas propriedades da matéria,” explica Andrea Caviglia, professor titular e diretor do Departamento de Física da Matéria Quântica na Faculdade de Ciências da UNIGE.

Detectando uma Geometria Oculta em Materiais Quânticos

No novo estudo, a equipe de pesquisa liderada pela UNIGE, junto com Carmine Ortix, professor associado no Departamento de Física da Universidade de Salerno, detectou a métrica quântica na fronteira entre dois materiais óxidos, titanato de estrôncio e aluminato de lantânio. Esta interface já é conhecida como uma poderosa plataforma para estudar o comportamento quântico.

”Sua presença pode ser revelada observando como as trajetórias eletrônicas são distorcidas sob a influência combinada da métrica quântica e campos magnéticos intensos aplicados a sólidos,” explica Giacomo Sala, associado de pesquisa no Departamento de Física da Matéria Quântica na Faculdade de Ciências da UNIGE e autor principal do estudo.

Implicações para Tecnologias Futuras

Ser capaz de observar esse efeito permite que os cientistas meçam com mais precisão as propriedades ópticas, eletrônicas e de transporte de um material. A equipe também descobriu que a métrica quântica é uma característica fundamental de muitos materiais, em vez de uma rara exceção como se acreditava anteriormente.

”Essas descobertas abrem novas avenidas para explorar e aproveitar a geometria quântica em uma ampla gama de materiais, com grandes implicações para eletrônica futura operando em frequências de terahertz (um trilhão de hertz), assim como para supercondutividade e interações luz-matéria,” conclui Andrea Caviglia.