Materiais quânticos:um novo estado da matéria com propriedades quirais
ARPES resolvido por rotação CP. um , EDCs obtidos em seis momentos selecionados (±keu , onde eu = 1, 2 ou 3) com spins fixos e polarizações circulares. Em particular, as curvas laranja são obtidas medindo os EDCs em k positivo valores, luz polarizada circularmente à direita e canal spin-up (C
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(k , ↑)), enquanto as curvas verdes são obtidas com k negativo valores, luz polarizada circularmente à esquerda e canal spin-down (C
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(−k , ↓)). b , Espectros ARPES com rotação invertida e configurações de luz polarizada circularmente. As curvas laranja referem-se a C
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(−k , ↑), enquanto as curvas verdes são obtidas para C
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(k , ↓). c , imagem ARPES indicando o k valores em que os EDCs foram tomados. Observa-se que as configurações em a e b mostram uma diferença que é maior que a incerteza experimental. d , As amplitudes do dicroísmo circular (em k resumidos para ver o resíduo real) são relatados para medições integradas de spin e resolvidas por spin. Os dados mostram que o sinal integrado de spin (curva cinza) mostra um valor finito tão grande quanto 10% (que também é semelhante à incerteza experimental de 8%, conforme mostrado na ref.
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), mas os canais resolvidos por spin mostram uma amplitude notavelmente maior, por um fator de 2 e 3 para canais ascendentes e descendentes, respectivamente. Os valores de amplitude foram extraídos dos dados mostrados em a e b e em Extended Data Fig. 3, após incluir a função Sherman e calcular a verdadeira polarização de spin, conforme descrito em Métodos. O outro indicou k pontos, bem como a amplitude dicróica em termos da curva de distribuição de momento, são mostrados nas Figuras de Dados Estendidos. 4 e 5, e corroboram a validade do nosso resultado. Crédito:Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07033-8 Um grupo de pesquisa internacional descobriu um novo estado da matéria caracterizado pela existência de um fenômeno quântico denominado corrente quiral. Essas correntes são geradas em escala atômica por um movimento cooperativo de elétrons, ao contrário dos materiais magnéticos convencionais cujas propriedades se originam da característica quântica de um elétron conhecida como spin e de seu ordenamento no cristal.
A quiralidade é uma propriedade de extrema importância na ciência, por exemplo, é fundamental também para compreender o DNA. No fenômeno quântico descoberto, a quiralidade das correntes foi detectada através do estudo da interação entre luz e matéria, na qual um fóton adequadamente polarizado pode emitir um elétron da superfície do material com estado de spin bem definido.
A descoberta, publicada na Nature , enriquece significativamente nosso conhecimento sobre materiais quânticos na busca por fases quânticas quirais e nos fenômenos que ocorrem na superfície dos materiais.
“A descoberta da existência desses estados quânticos pode abrir caminho para o desenvolvimento de um novo tipo de eletrônica que emprega correntes quirais como portadoras de informação no lugar da carga do elétron”, explica Federico Mazzola, pesquisador em Física da Matéria Condensada no Ca. ' Universidade Foscari de Veneza e líder da pesquisa.
“Além disso, esses fenômenos podem ter uma implicação importante para futuras aplicações baseadas em novos dispositivos optoeletrônicos quirais, e um grande impacto no campo das tecnologias quânticas para novos sensores, bem como nos campos biomédico e de energia renovável”.
Nascido de uma previsão teórica, este estudo verificou direta e pela primeira vez a existência deste estado quântico, até agora enigmático e indescritível, graças ao uso do síncrotron italiano Elettra. Até agora, o conhecimento sobre a existência deste fenómeno estava, de facto, limitado a previsões teóricas para alguns materiais. Sua observação nas superfícies de sólidos torna-o extremamente interessante para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos ultrafinos.
O grupo de investigação, que inclui parceiros nacionais e internacionais, incluindo a Universidade Ca' Foscari de Veneza, o Spin Institute, o CNR Materials Officina Institute e a Universidade de Salerno, investigou o fenómeno de um material já conhecido da comunidade científica pelas suas propriedades electrónicas. e para aplicações de spintrônica supercondutora, mas a nova descoberta tem um escopo mais amplo, sendo muito mais geral e aplicável a uma vasta gama de materiais quânticos.
Esses materiais estão revolucionando a física quântica e o atual desenvolvimento de novas tecnologias, com propriedades que vão muito além daquelas descritas pela física clássica.
Mais informações: Federico Mazzola, Assinaturas de um metal quiral spin-orbital de superfície, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07033-8. www.nature.com/articles/s41586-024-07033-8 Fornecido pela Universidade Ca' Foscari de Veneza
