Os pesquisadores mostraram como os princípios da relatividade geral abrem a porta para novas aplicações eletrônicas, como lentes eletrônicas tridimensionais e dispositivos eletrônicos de invisibilidade. Em um novo estudo financiado pela Academia da Finlândia, Os pesquisadores da Aalto University Alex Westström e Teemu Ojanen propõem um método para ir além da relatividade especial e simular a teoria da relatividade geral de Einstein em semimetais de Weyl não homogêneos. A teoria dos metamateriais de Weyl combina ideias da física do estado sólido, física de partículas e cosmologia e aponta uma maneira de fabricar materiais de design metálico onde os portadores de carga se movem como partículas em um espaço-tempo curvo.

Os pesquisadores propõem metamateriais de Weyl, uma generalização dos semimetais de Weyl, que possibilitam novos tipos de dispositivos eletrônicos por meio da engenharia geométrica.

"Os sistemas que introduzimos oferecem uma rota para fazer os portadores de carga se moverem como se estivessem vivendo em uma geometria curva, fornecendo um laboratório de mesa para simular a física quântica do espaço curvo e certos fenômenos cosmológicos, "Alex Westström explica.

Os semimetais de Weyl são um exemplo de materiais quânticos recentemente descobertos que têm recebido muita atenção. Os portadores de carga nesses materiais se comportam como se fossem partículas sem massa movendo-se à velocidade da luz.

"Descobrimos que os metamateriais de Weyl podem servir como uma plataforma para dispositivos eletrônicos exóticos, como as lentes de elétrons 3-D, onde as trajetórias dos portadores de carga são focadas como feixes de luz em uma lente óptica, "Teemu Ojanen diz.

A condução elétrica em semimetais de Weyl reflete a física da teoria da relatividade especial de Einstein. No entanto, a relatividade especial também assume uma ausência de gravidade, que Einstein formulou como uma geometria do espaço-tempo.

A teoria dos metamateriais de Weyl também abre caminho para aplicações eletrônicas fundamentalmente novas, por exemplo, o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de invisibilidade. A ideia-chave por trás das aplicações potenciais é uma geometria curva criada artificialmente, que curva o movimento dos portadores de carga de uma forma controlada.

"Na ótica, há séculos sabe-se que a luz sempre escolhe a trajetória mais rápida. Em geometria curva, o caminho mais rápido não parece uma linha reta para quem está olhando de fora. A funcionalidade dos dispositivos de invisibilidade óptica, onde os feixes de luz contornam um objeto escondido, é, na verdade, baseado na aplicação da geometria do espaço curvo. Seria um avanço na pesquisa fundamental para alcançar uma funcionalidade semelhante em sistemas eletrônicos, "Ojanen acrescenta.