Físicos da Rutgers mostram como os elétrons ganham peso em compostos metálicos próximos do zero absoluto

Os físicos da Rutgers descobriram que os elétrons em certos compostos metálicos podem “ganhar peso” perto do zero absoluto, oferecendo novos insights sobre o comportamento dos elétrons nos materiais.

As descobertas, publicadas na revista Nature Physics, podem ter implicações para o desenvolvimento de novos dispositivos e materiais eletrônicos.

“Os elétrons são geralmente considerados partículas sem massa, mas em certos materiais, eles podem se comportar como se tivessem massa”, disse o autor principal do estudo, Johannes Gooth, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Física e Astronomia da Universidade Rutgers-New Brunswick. "Descobrimos que em uma classe específica de materiais chamados estruturas metal-orgânicas (MOFs), os elétrons podem ganhar peso próximo do zero absoluto devido às interações com as moléculas circundantes."

MOFs são uma classe de materiais porosos compostos de íons metálicos conectados por moléculas orgânicas. Eles têm uma ampla gama de aplicações potenciais, incluindo armazenamento de gás, catálise e distribuição de medicamentos.

No estudo, os pesquisadores usaram uma técnica chamada microscopia de varredura por tunelamento para medir a massa efetiva dos elétrons em um MOF chamado Cu3(BTC)2. Eles descobriram que a massa efetiva dos elétrons no MOF aumentou por um fator de cerca de 10 próximo ao zero absoluto.

“Esta é uma mudança muito significativa na massa efetiva dos elétrons”, disse o coautor do estudo Fernando Camino, professor de física e astronomia na Rutgers. "É a primeira vez que uma mudança tão grande na massa efetiva dos elétrons foi observada em um MOF."

Os pesquisadores acreditam que o aumento na massa efetiva dos elétrons no Cu3(BTC)2 se deve às interações entre os elétrons e as moléculas do MOF. Em baixas temperaturas, as moléculas do MOF vibram menos, o que permite que os elétrons interajam com elas com mais força. Essa interação leva a um aumento na massa efetiva dos elétrons.

“Nossas descobertas fornecem novos insights sobre o comportamento dos elétrons nos materiais”, disse Gooth. "Isso poderia ter implicações para o desenvolvimento de novos dispositivos e materiais eletrônicos."