p A curvatura da baga pode não ser o conceito científico mais conhecido, mas para muitos físicos, sua medição direta é algo semelhante a um Santo Graal. p Um poderoso princípio unificador em vários ramos da física clássica e quântica, A curvatura da baga é uma propriedade mecânica quântica estranha e indescritível dos sólidos. Ele governa a dinâmica do movimento das cargas em semicondutores, embora não possa ser medido diretamente.

p Se pudesse ser, o cálculo resultante pode levar a novos materiais para computação quântica.

p Agora, Os físicos da UC Santa Bárbara abriram a porta para a primeira medição direta da curvatura de Berry na matéria sólida. Trabalho deles, publicado no jornal Revisão Física X , baseia-se em um artigo UCSB anterior no qual eles descrevem experimentos que resultam em uma recolisão de elétron-buraco alcançada apontando feixes de laser de alta e baixa frequência em um semicondutor feito de arseneto de gálio.

p Para o novo jornal, cientistas do Grupo Sherwin da UCSB colaboraram com colegas na China, na Princeton University e no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA para melhorar o experimento anterior. Eles descobriram um novo fenômeno surpreendente usando o mesmo semicondutor sujeito a campos de laser extremamente fortes, oscilando quase 1 trilhão de vezes por segundo (1 terahertz). Chamado de birrefringência dinâmica, este fenômeno pode ser usado para investigar a curvatura de Berry.

p "Quando originalmente fizemos o experimento, pudemos detectar apenas uma banda lateral de cada vez e as amostras eram muito frágeis e mais difíceis de trabalhar, "explicou o autor correspondente Mark Sherwin, diretor do Instituto de Ciência e Tecnologia Terahertz da UCSB e professor do Departamento de Física.

p Hunter Banks, autor principal do novo artigo, instalou uma câmera que permitiu à equipe ver todas as bandas laterais simultaneamente, o que diminuiu a duração do experimento e aumentou sua sensibilidade. Ele também melhorou a forma como as amostras eram montadas e aumentou a força do campo elétrico terahertz que poderia ser aplicado.

p Esses aprimoramentos revelaram bandas laterais separadas por até 90 vezes a energia do fóton do terahertz - mais de três vezes a quantidade no experimento original. Sherwin observou que uma quantidade maior de bandas laterais permitiu que a equipe aprendesse mais sobre o semicondutor. "Até onde sabemos, este grande número de bandas laterais é o processo óptico não linear de ordem mais alta em sólidos, " ele disse.

p Gerado por um laser exclusivo alojado em um edifício dedicado na UCSB, esses experimentos conduzem camadas finas de semicondutores enquanto são iluminados por luz infravermelha fraca. A luz infravermelha é polarizada de duas maneiras:paralela ou perpendicular ao campo terahertz.

p "A luz infravermelha transmitida através do semicondutor exibe um espectro semelhante a um arco-íris contendo dezenas de frequências, ou bandas laterais, "Sherwin explicou." Inesperadamente, as bandas laterais são geralmente mais fortes quando o feixe infravermelho é polarizado perpendicularmente ao campo terahertz. De alguma forma, o terahertz está realmente definindo um eixo que atua como polarizador. Chamamos esse fenômeno de birrefringência dinâmica, e surge como consequência direta da curvatura de Berry. "

p Também cria possibilidades de aplicações em novas classes de dispositivos eletrônicos e ópticos.

p "Estamos planejando transformar a birrefringência dinâmica em uma medida direta da curvatura de Berry, "Sherwin explicou." Uma vez que você pode medir algo que é uma propriedade básica de um sólido, então, quando você está projetando novos materiais, você pode otimizar a curvatura de Berry para um dispositivo específico. "

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