Cristal com estado da matéria bizarro é encontrado por cientistas

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Um grupo de físicos encontrou um cristal estranho onde seus elétrons não se movem. Os pesquisadores estavam procurando por materiais que contenham estados da matéria bizarros quando fizeram a descoberta.

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Para quem tem pressa:

Além do comportamento de partículas, os elétrons também se comportam como ondas;
Esse movimento ondulatório é o que permite entender como eles se comportam sob determinada condição;
Em um material específico, os pesquisadores descobriram que essas ondas eram canalizadas para um ponto de estrangulamento, onde eram anuladas.

Esse fenômeno já foi anteriormente observado em materiais onde os átomos estão organizados em estruturas bidimensionais, mas agora ela foi observada no pirocloro, uma rede metálica cristalina tridimensional.

Na pesquisa publicada recentemente na revista Nature Physics, os cientistas conduziram experiências que fizeram com que os elétrons se mantivessem no lugar, oferecendo uma nova oportunidade dos físicos entenderem essas partículas e fenômenos eletromagnéticos, como a supercondutividade.

Supercondutividade é um conjunto de propriedades físicas observadas em certos materiais onde a resistência elétrica desaparece e campos de fluxo magnético são expelidos do material. (Crédito: Forance/shutterstock)

Leia mais:

Comportamento dos elétrons

Os elétrons e outros blocos de construção que constituem os átomos, têm um comportamento duplo, agindo como ondas e partículas, assim como a luz. Esse comportamento ondulatório é importante para entender como eles se comportam sob determinadas condições.

Os blocos de construção dos átomos possuem comportamento duplo, de partículas e de ondas (Crédito: Altay b/ shutterstock)

Por exemplo, se os elétrons forem resfriados, eles podem se emaranhar de forma que conseguem deslizar facilmente através de sólidos, dando origem aos supercondutores. No estudo, o comportamento foi analisado sob outras condições. Em proporções corretas de elementos, interseções únicas se formam nos pirocloros, o que acaba resultando na redução da agitação dos elétrons.

Para construir o pirocloro, os cientistas usaram uma mistura de cloro, vanádio e enxofre, o que acabou resultando em um metal que pode canalizar ondas de elétrons para pontos de estrangulamento. Ou seja, ele é geometricamente frustrado.

Este efeito de interferência quântica é análogo às ondas que ondulam na superfície de um lago e se encontram de frente. A colisão cria uma onda estacionária que não se move. No caso de materiais reticulados geometricamente frustrados, são as funções das ondas eletrônicas que interferem destrutivamente.
Ming Yi, físico e um dos autores do estudo, em comunicado

Esse estranho comportamento dos elétrons na rede 3D foi descoberto a partir de uma técnica chamada espectroscopia de fotoemissão com resolução angular. Nesse estado incomum, conhecido como banda plana, as interações entre os elétrons se dão em um novo princípio do design, na qual permite que os pesquisadores identifiquem materiais no qual surge esse estado.