Fantasmas quânticos? Cientistas observaram elétrons desaparecendo e reaparecendo entre camadas atômicas

de Merelyn Cerqueira 0

Cientistas descobriram um bizarro movimento quântico ocorrendo em elétrons viajando entre camadas atômicas de um determinado material, segundo informações da Science Alert.

Ao invés de realizarem o movimento comum, de viajar da camada superior até a inferior através do meio, os elétrons foram vistos desaparecendo da camada superior para reaparecer na inferior em uma fração de segundos. Conforme reportado pelo estudo, publicado na revista Nano Letters, esse fenômeno poderia ser usado na criação de “materiais de Van der Waals”, que combinam nanomateriais únicos para produzir novas propriedades úteis e também, um dia, poderia oferecer um grande impulso para a eletrônica e células solares.

Se você não está familiarizado com as forças de Van der Waals, elas falam sobre estranhas forças quânticas que, por exemplo, permitem às lagartixas andarem nas paredes. No entanto, elas também descrevem qualquer tipo de forma atrativa entre moléculas que não são oriundas das tradicionais ligações iônicas ou covalentes. Basicamente, as forças de Van der Waals são resultado de atrações mecânicas quânticas entre partículas – ao invés de uma atração regular entre uma positiva e negativa. E nos últimos anos, os cientistas começaram a usar esse conceito para criar novos materiais, agrupando diferentes estruturas em 2D sem as ligações convencionais.

No entanto, até o momento, pouco se sabia sobre como os elétrons viajavam através das camadas desses materiais, embora seja de conhecimento da Ciência que possuem aplicações extremamente úteis para o ramo da eletrônica. Logo, para descobrir isso, os pesquisadores testaram como um material composto por três camadas 2D – semelhante a um grafeno ultrafino – se mantinha unido pelas forças de Van der Waals.

As três camadas testadas foram MoS2, WS2 e MoSe2 – todos materiais semicondutores capazes de conduzir elétrons sem resistência e responder à luz por meio de cores diferentes. Os pesquisadores então consideraram que poderiam usar diferentes lasers coloridos para afetar apenas os elétrons de uma das três camadas. Isso permitiu que eles rastreassem por onde esses elétrons estavam viajando através do material. A equipe então usou um pulso de laser ultracurto, de apenas 100 femto segundos, para liberar alguns dos elétrons na camada MoSe2 superior, para que eles pudessem se mover livremente.

A cor do pulso de laser foi escolhida de modo que somente os elétrons da camada superior fossem liberados”, explicou o pesquisador Hui Zhao, da Universidade do Kansas. “Em seguida, usamos outro pulso de laser com a cor ‘certa’ para a camada inferior de MoS2, a fim de detectar a aparência desses elétrons. O segundo pulso foi propositadamente organizado para chegar à amostra após o primeiro pulso por cerca de 1 pico segundo [um trilionésimo de segundo ou cerca de 1.000 femto segundos], e o deixamos viajar uma distância 0.3 mm maior do que o primeiro”.

Dessa forma, a equipe descobriu que os elétrons se moviam da camada superior para a inferior neste tempo incrivelmente curto, de apenas um picossegundo, em média. Então, para descobrir como faziam isso tão rapidamente, usaram um terceiro pulso de laser para monitorar a camada do meio, e ficaram surpresos ao não encontrarem qualquer elétron dentro dela – o que desafia a física que conhecemos.

Se os elétrons fossem coisas que seguissem o ‘senso comum’, como as chamadas partículas clássicas, eles estariam em algum ponto dessa camada intermediária durante este picossegundo”, disse Zhao. Considerando que o resultado pudesse ser apenas um acaso, eles ficaram ainda mais impressionados quando o fenômeno quântico bizarro foi confirmado por simulações feitas por pesquisadores na Universidade de Nebraska (EUA). No entanto, pesquisas adicionais ainda serão feitas para que esse fenômeno seja observado. Se verificado, poderia ser um grande passo para os materiais de Van der Waals no ramo da eletrônica.

[ Science Alert ] [ Fotos: Reprodução / Science Alert ]

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