Em um artigo de acesso aberto publicado recentemente na revista Nature Scientific Reports , os cientistas relataram a observação de um condensado à temperatura ambiente de fônons ópticos, denominado condensado de Bose-Einstein (B-E).

"Não previmos este condensado B-E em nosso modelo. Esta é uma observação absolutamente nova, "disse Alexander" Sasha "Balatsky do Laboratório Nacional de Los Alamos, um co-autor do artigo com uma equipe de pesquisa do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea, Universidade Estadual da Pensilvânia, Laboratório Nacional de Los Alamos e Centro Nordita de Materiais Quânticos, KTH Royal Institute of Technology e Stockholm University.

A nova substância pode ser útil para computadores quânticos baseados em fônons, e também pode lançar luz sobre as condições necessárias para formar condensados ​​biológicos de Fröhlich de modos coletivos.

A condensação de Bose-Einstein (BEC) é um fenômeno fascinante, aquele que resulta de estatísticas quânticas para partículas idênticas com um spin inteiro, chamados bósons. Às vezes referido como o quinto estado da matéria, foi originalmente previsto em 1924 por Albert Einstein e Satyendra Nath Bose. Em um BEC, a matéria deixa de se comportar como partículas independentes, e colapsa em um único estado quântico que pode ser descrito com uma única função de onda. Normalmente, esse fenômeno ocorre para vapores atômicos diluídos e apenas em temperaturas extremamente baixas.

O BEC envolve a formação de um estado quântico coletivo se a densidade das partículas exceder um valor crítico. Para quase-partículas, como fônons ou magnons, BEC pode ocorrer em temperaturas elevadas, e possivelmente também à temperatura ambiente, como visto neste experimento, porque sua densidade aumenta com a temperatura.

Para observação deste fenômeno, os pesquisadores usaram folhas atomicamente finas de disseleneto de tungstênio, um semicondutor bidimensional, que era suportado por uma pequena densidade de moléculas, como uma membrana fina em pilares isolados.

Usando tunelamento quântico de elétrons em átomos de superfície vibrantes, oscilações de condensado de fônon foram observadas na escala atômica. "As gotículas de condensado formadas na monocamada 2-D de WSe2, "disse Igor Altfeder, do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL / UTC), cientista líder do projeto "Os pilares moleculares facilitam a criação de condensado em WSe2 por meio do aumento das interações fônon-fônon."

O condensado foi observado usando um microscópio de tunelamento de varredura, e apareceu na forma de pequenas gotas, cujo raio é de vários nanômetros, se desenvolvendo em torno dos pilares moleculares de suporte. Os autores explicam que cada pilar atua como um agente sincronizador e faz com que os fônons dentro da folha atômica de disseleneto de tungstênio sincronizem suas fases de oscilação, em uma analogia próxima à sincronização de vários relógios atômicos, criando assim o BEC.