p Cientistas que estudam supercondutores de alta temperatura - materiais que carregam corrente elétrica sem perda de energia quando resfriados abaixo de uma determinada temperatura - têm buscado maneiras de estudar em detalhes as interações eletrônicas que impulsionam essa propriedade promissora. Um grande desafio é desemaranhar os muitos tipos diferentes de interações, por exemplo, separando os efeitos dos elétrons interagindo uns com os outros daqueles causados ​​por suas interações com os átomos do material. p Agora, um grupo de cientistas, incluindo físicos do Laboratório Nacional de Brookhaven, do Departamento de Energia dos EUA, demonstrou uma nova técnica de "ação de parada" movida a laser para estudar interações eletrônicas complexas em condições dinâmicas. Conforme descrito em um artigo publicado recentemente em Nature Communications , eles usam um muito rápido, intensa "bomba" de laser para dar aos elétrons uma explosão de energia, e um segundo laser de "sonda" para medir o nível de energia dos elétrons e a direção do movimento conforme eles voltam ao estado normal.

p "Variando o tempo entre os pulsos de laser de 'bomba' e 'sonda', podemos construir um registro estroboscópico do que acontece - um filme de como é este material desde o repouso, passando pela interação violenta até como ele se acomoda, "disse o físico de Brookhaven Jonathan Rameau, um dos principais autores do artigo. "É como jogar uma bola de boliche em um balde d'água para causar uma grande perturbação, e, em seguida, tirando fotos várias vezes depois, " ele explicou.

p A tecnica, conhecido como resolvido com tempo, espectroscopia de fotoelétrons de ângulo resolvido (tr-ARPES), combinado com simulações e análises teóricas complexas, permitiu que a equipe descobrisse a sequência e as "assinaturas" de energia de diferentes tipos de interação de elétrons. Eles foram capazes de captar sinais distintos de interações entre elétrons excitados (que acontecem rapidamente, mas não dissipam muita energia), bem como interações aleatórias de estágio posterior entre elétrons e átomos que compõem a estrutura cristalina (que geram atrito e levam à perda gradual de energia na forma de calor).

p Mas eles também descobriram outro, sinal inesperado - que eles dizem que representa uma forma distinta de perda de energia extremamente eficiente em um determinado nível de energia e escala de tempo entre os outros dois.

p "Vemos uma interação muito forte e peculiar entre os elétrons excitados e a rede onde os elétrons estão perdendo a maior parte de sua energia muito rapidamente de uma forma coerente, forma não aleatória, "Rameau disse. Neste nível de energia especial, ele explicou, os elétrons parecem estar interagindo com átomos da rede, todos vibrando em uma determinada frequência - como um diapasão emitindo uma única nota. Quando todos os elétrons que têm a energia necessária para esta interação única tiverem desistido da maior parte de sua energia, eles começam a esfriar mais lentamente ao atingir os átomos de forma mais aleatória, sem atingir a frequência "ressonante", ele disse.

p A frequência da "nota" de interação de rede especial é particularmente notável, os cientistas dizem, porque seu nível de energia corresponde a uma "torção" na assinatura de energia do mesmo material em seu estado supercondutor, que foi identificado pela primeira vez por cientistas de Brookhaven usando uma forma estática de ARPES. Após essa descoberta, muitos cientistas sugeriram que a torção pode ter algo a ver com a capacidade do material de se tornar um supercondutor, porque não é facilmente observado acima da temperatura supercondutora.

p Mas os novos experimentos resolvidos pelo tempo, que foram feitas no material bem acima de sua temperatura supercondutora, foram capazes de detectar o sinal sutil. Essas novas descobertas indicam que essa condição especial existe mesmo quando o material não é um supercondutor.

p "Nós sabemos agora que essa interação não liga apenas quando o material se torna um supercondutor; na verdade, ela está sempre lá, "Rameau disse.

p Os cientistas ainda acreditam que há algo especial sobre o nível de energia da interação única em forma de diapasão. Outros fenômenos intrigantes foram observados neste mesmo nível de energia, que Rameau diz ter sido estudado em detalhes excruciantes.

p É possível, ele diz, que a interação da rede de uma nota desempenha um papel na supercondutividade, mas requer algum fator adicional ainda a ser determinado para ligar a supercondutividade.

p "Há claramente algo especial sobre esta nota, "Rameau disse.