Você se lembra do gato de Schrödinger, vivo e morto ao mesmo tempo? Bem, agora temos algo ainda mais estranho para lhe contar. O excitons, partículas quânticas que já apresentam comportamentos bizarros, acabam de exibir propriedades que desafiam qualquer categorização conhecida. É como se tivéssemos descoberto uma nova espécie de partícula que não segue as regras que pensávamos serem universais.
O que são excitons, explicado de forma simples
Um exciton é um fenômeno físico que ocorre quando um material absorve energia, normalmente na forma de luz. Em termos simples, é um par formado por um elétron e um “buraco” (o espaço vazio deixado pelo elétron), que permanecem unidos por uma força elétrica. Quando a luz atinge um semicondutor ou material isolante, um elétron é empurrado para fora de sua posição normal, deixando um espaço vazio para trás. O elétron e o buraco, apesar de separados, mantêm uma espécie de ligação, como se estivessem unidos por um elástico invisível. Este par pode se mover através do material transportando energia.
Os excitons são estados temporários: mais cedo ou mais tarde o elétron retornará à sua posição original, reunindo-se novamente ao buraco. Quando isso acontece, a energia é liberada na forma de luz. Este processo é fundamental para o funcionamento de muitas tecnologias modernas, desde LEDs até células solares, onde a gestão de excitons é crucial para a eficiência dos dispositivos.
A descoberta que desafia as regras
A equipe de Universidade Brown ele fez algo realmente engenhoso. Os pesquisadores criaram uma estrutura usando duas camadas de grafeno (o terrível e muito difamado grafeno, um material bidimensional tão espesso quanto um átomo) separados por um cristal isolante de nitreto de boro hexagonal.
O mais emocionante é que esta descoberta abre a porta para uma nova fronteira para pesquisas futuras, aprofundando a nossa compreensão da física fundamental e abrindo novas possibilidades no campo da computação quântica.
Jia li, professor associado de física da Universidade Brown.
Excitons, um "comportamento quântico" rebelde.
Os excitons observados pela equipe revelaram-se verdadeiros rebeldes do mundo quântico. Geralmente, as partículas são divididas em duas categorias principais: i bósons, que adoram estar juntos no mesmo estado quântico, ei férmions, que preferem manter distância. Mas estes novos excitons fracionários parecem não querer respeitar estas regras, comportando-se um pouco como um e um pouco como o outro.
Segundo Nai Yuan Zhang, autor principal do estudo publicado em Natureza (que eu link para você aqui), esta descoberta pode ter implicações revolucionárias para o futuro da computação quântica. Os excitons fracionários poderiam ser usados para armazenar e manipular informações de maneiras inteiramente novas, aumentando dramaticamente a velocidade e a confiabilidade do computadores quânticos.
Uma nova fronteira para explorar
DE Feldman, coautor do estudo, expressou seu entusiasmo de forma muito vívida:
É como se estivéssemos com o dedo no botão da mecânica quântica. É um aspecto da mecânica quântica que não conhecíamos ou, pelo menos, não havíamos apreciado até agora.
A equipe já está planejando novos estudos para entender melhor como esses excitons específicos interagem entre si e como podemos controlá-los de forma eficaz. O que posso dizer: notícias emocionantes (tenha paciência).
