Nova pesquisa publicada em Nature Communications sugere que os elétrons em um gás bidimensional podem sofrer uma transição de fase semi-ordenada (nemática) para quase-ordenada (esmética), que foi discutido na teoria da física, mas nunca visto na prática antes.

"Imagine que pudéssemos construir uma pista de patinação no gelo para elétrons, e os elétrons tiveram que se mover ao longo da superfície; eles não podiam se mover para cima e para baixo, então eles só tinham que patinar em torno um do outro, "disse Michael Manfra, o Bill e Dee O'Brien Professor titular de física e astronomia em Purdue. "Quando você os resfria a temperaturas muito baixas e os coloca em um campo magnético, eles meio que se sincronizam; eles se alinham como soldados em um campo de batalha. "

A equipe Purdue usou uma técnica de crescimento de alta pureza, chamado epitaxia de feixe molecular, fazer crescer um material semicondutor (arsenieto de gálio) que confina os elétrons a uma camada bidimensional. Em seguida, eles resfriaram a amostra até quase zero absoluto em um refrigerador de diluição. Sondas de tensão ao longo do comprimento da resistência medida do condutor, que é uma função da temperatura e do campo magnético.

Os pesquisadores acreditam que induziram a transição de um estado nemático para um estado esmético. Para fazer isso acontecer, as condições tinham que ser perfeitas - extremamente frias, em uma superfície muito limpa, em um campo magnético perpendicular.

"Em altas temperaturas, parece isotrópico, como elétrons dançando aleatoriamente em torno um do outro, "Disse Manfra." À medida que começa a esfriar, os elétrons se prendem em colunas, e vemos a resistência decolar e atingir o pico. Então, conforme vamos para temperaturas muito baixas, tudo gira novamente. Isso indica uma transição de uma fase nemática para a esmética. "

Esses resultados não são o que a equipe estava procurando originalmente - foi uma descoberta acidental que os ajuda a entender melhor como os elétrons interagem uns com os outros em ambientes controlados. As descobertas na física geralmente acontecem dessa maneira; nas condições certas, eventos fortuitos podem ocorrer.