Cientistas descobriram um novo estado da matéria com propriedades quirais

Os pesquisadores identificaram um novo estado quântico da matéria com correntes quirais, o que poderia levar a uma revolução na eletrônica e nas tecnologias quânticas. Esta conquista, confirmada pela observação direta usando o síncrotron italiano Elettra, tem amplas aplicações em sensores, biomedicina e energia renovável. Crédito: SciTechDaily.com

Um grupo de pesquisa internacional identificou um novo estado da matéria, caracterizado pela presença de um fenômeno quântico conhecido como corrente quiral.

Essas correntes são geradas em escala atômica pelo movimento cooperativo dos elétrons, ao contrário dos materiais magnéticos convencionais cujas propriedades surgem de uma propriedade quântica do elétron conhecida como spin e seu arranjo no cristal.

A importância da Quiralidade

A descentralização é uma propriedade de grande importância na ciência, por exemplo, e também é preciso compreendê-la ADN. No fenômeno quântico descoberto, a quiralidade das correntes foi revelada através do estudo da interação entre luz e matéria, onde as correntes apropriadas foram polarizadas Fóton Um elétron pode ser emitido da superfície de um material com estado de spin bem definido.

A descoberta foi publicada em naturezaenriquece significativamente nosso conhecimento sobre materiais quânticos, a busca por fases quânticas quirais e fenômenos que ocorrem na superfície dos materiais.

Possíveis aplicações e implicações

“A descoberta da existência desses estados quânticos pode abrir caminho para o desenvolvimento de um novo tipo de eletrônica que utiliza correntes quirais como portadoras de informação em vez da carga de um elétron”, explica Federico Mazzola, pesquisador em física da matéria condensada na Ca' Foscari University em Veneza e chefe da equipe de pesquisa.Esses fenômenos têm um impacto importante em futuras aplicações baseadas em novos dispositivos optoeletrônicos quirais, e um grande impacto no campo das tecnologias quânticas para novos sensores, bem como nas áreas de biomedicina e energias renováveis.

Descoberta e verificação

Nascido de uma previsão teórica, este estudo provou diretamente pela primeira vez a existência deste estado quântico, que até agora permaneceu misterioso e indescritível, graças ao uso do síncrotron italiano Elettra. Até agora, o conhecimento sobre a existência deste fenómeno tem sido limitado a previsões teóricas para certos materiais. A sua observação nas superfícies de materiais sólidos torna-os muito interessantes para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos ultrafinos.

O grupo de pesquisa, que inclui parceiros nacionais e internacionais, incluindo a Universidade Ca' Foscari de Veneza, o Instituto SPIN, o Instituto CNR Materials Officina e a Universidade de Salerno, investigou o fenômeno de um material já conhecido da comunidade científica por suas propriedades eletrônicas. . Para aplicações em eletrônica de spin supercondutora, mas a nova descoberta tem um escopo mais amplo, sendo mais geral e aplicável a uma ampla gama de materiais quânticos.

Esses materiais estão revolucionando a física quântica e o atual desenvolvimento de novas tecnologias, com propriedades muito além daquelas descritas pela física clássica.

Referência: “Assinaturas de mineralização helicoidal orbital superficial” por Federico Mazzola, Wojciech Brzeski, Maria Teresa Mercaldo, Anita Guarino, Chiara Beggi e Jill A. Miwa, Domenico Di Fazio, Alberto Cribaldi, John Fujii, Giorgio Rossi e Pasquale Orgiani. Sandeep Kumar Chaluvadi, Shini Ponnathum Shaleel, Giancarlo Panaccioni, Anupam Jana, Vincent Poliuzic, Ivana Vobornik, Changyoung Kim, Fabio Milito-Granozio, Rosalba Fittipaldi, Carmine Ortex, Mario Cocco e Antonio Vecchione, 7 de fevereiro de 2024, natureza.
doi: 10.1038/s41586-024-07033-8