Físicos revelam uma estranha forma de cristal onde os elétrons não podem se mover: ScienceAlert

As leis de trânsito quânticas aplicadas às ruas 3D de um certo tipo de cristal poderiam frear a hora do rush eletrônico.

Na busca por novos materiais que pudessem conter estados novos e exóticos da matéria, físicos da Universidade Rice, nos EUA, conduziram um experimento que forçou os elétrons livres a permanecerem no lugar.

Embora este fenômeno tenha sido observado em materiais nos quais os elétrons estão ligados Só mais doisEsta é a primeira vez que foi observado em uma rede mineral cristalina tridimensional, conhecida como pirocloro. Esta técnica dá aos pesquisadores uma nova ferramenta para estudar as atividades menos convencionais das partículas portadoras de carga.

“Estamos procurando materiais que potencialmente tenham novos estados da matéria ou novas características exóticas que ainda não foram descobertas.” Ele diz Físico da Universidade Rice, Ming Yi.

Assim como a luz pode ser descrita de maneiras semelhantes às ondas e partículas, o mesmo acontece com os blocos de construção dos átomos.

O comportamento ondulatório quântico dos elétrons é essencial para a compreensão de como sua atividade é coordenada sob certas condições. Depois de resfriadas, as ondas de elétrons podem combinar-se entre si em atos de emaranhamento que lhes permitem deslizar através de materiais sólidos como fantasmas, dando origem a materiais energeticamente eficientes chamados supercondutores.

O comportamento dos elétrons pode ser gerenciado de outras maneiras. Organizar as proporções corretas dos elementos cria interseções únicas que se parecem um pouco com semáforos, reduzindo o que poderia ser uma agitação caótica de pedestres e passageiros em um rastejamento suave no que é descrito como Frustração da engenharia.

Perclorato São minerais complexos com uma estrutura específica que os torna úteis para uma série de pesquisas e fins industriais. Construir um a partir de uma mistura de cobre, vanádio e enxofre deu aos pesquisadores uma folha de metal projetada que pode direcionar ondas de elétrons para pontos de estrangulamento.

“Este efeito de interferência quântica é como ondas ondulando na superfície de um lago e se encontrando de frente.” Ele diz Sim.

“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.”

Uma técnica chamada Espectroscopia de fotoemissão de ângulo específico Isso permitiu à equipe medir a energia e o momento dos elétrons na rede 3D, mostrando que um não é tão dependente do outro como de costume.

Neste espaço extraordinário conhecido como A Banda planaAs interações entre elétrons passivos são governadas por um conjunto diferente de regras que poderiam – em teoria – dar aos físicos uma nova maneira de compreender fenômenos eletromagnéticos como a supercondutividade.

Embora elétrons localizados semelhantes tenham sido vistos em materiais 2D conhecidos como redes de Kagome, o aparecimento de uma banda plana de ondas interferentes percorrendo uma rede 3D fornece uma prova de conceito que pode levar a uma classe inteiramente nova de materiais.

“O pirocloro não é o único jogo da cidade.” Ele diz O físico da Universidade Rice, Kimiao Si.

“Este é um novo princípio de design que permite aos teóricos identificar de forma preditiva materiais nos quais surgem bandas planas devido a fortes correlações eletrônicas.”

Esta pesquisa foi publicada em Física da natureza.