Pesquisadores da Universidade de Uppsala e outros colaboradores descobriram um novo material quântico bidimensional em um estudo publicado recentemente na Nature. O material inovador, composto por camadas atomicamente finas de cério, silício e iodo (CeSiI), marca a primeira vez que um material bidimensional com férmions pesados apareceu.
"Os elétrons no CeSiI são 100 vezes mais massivos do que os dos materiais comuns. É por isso que são chamados de férmions pesados." “O que há de especial no CeSiI é que esta massa efetiva é anisotrópica e depende da direção em que os elétrons se movem na camada atômica”, disse Chin-ShenOng, um dos pesquisadores da Universidade de Uppsala por trás do estudo.
O estudo é resultado de uma colaboração entre pesquisadores de teoria dos materiais da Universidade de Uppsala e pesquisadores da Universidade de Columbia, nos Estados Unidos. Para os pesquisadores de materiais da Universidade de Uppsala, o principal problema é estudar teoricamente as propriedades quânticas dos elétrons nos materiais.
O histórico e o significado dos férmions pesados
Compostos de férmions pesados são uma classe de materiais com interações eletrônicas extremamente fortes. No processo, eles se movem em movimentos coordenados nas chamadas flutuações quânticas. Essa interação torna os elétrons 100 ou 1.000 vezes mais massivos que os elétrons dos materiais comuns. Acredita-se que essas flutuações quânticas desempenhem um papel importante em muitos fenômenos quânticos até então inexplicáveis, como a supercondutividade não convencional (onde a corrente elétrica pode passar através dos materiais sem perder energia) e o magnetismo.
Materiais férmions pesados têm sido estudados há décadas, mas até agora o foco tem sido em materiais nos quais os átomos estão compactados em estruturas tridimensionais. Já na década de 1970, pesquisadores da Universidade de Uppsala começaram a se concentrar em materiais à base de cério e obtiveram grande sucesso.
No entanto, o novo material, sintetizado em um laboratório da Universidade de Columbia, é único porque possui uma estrutura cristalina bidimensional com separação clara entre as camadas e uma espessura atômica muito fina. As camadas, compostas por camadas de cério, silício e iodo (CeSiI), são o primeiro material bidimensional com férmions pesados.
"Com esta descoberta, temos agora uma plataforma de materiais muito melhorada para estudar estruturas electrónicas relevantes. Os materiais 2D são como tijolos de Lego. Os nossos parceiros já estão a trabalhar na adição de camadas de outros materiais 2D para criar um novo material com propriedades quânticas personalizadas", diz Chin-ShenOng.
Fonte compilada: ScitechDaily