No mundo da física, existem certas leis e princípios que são considerados fundamentais, moldando a nossa compreensão de como o universo funciona. Entre elas está a lei de Wiedemann-Franz, que relaciona a condutividade térmica e elétrica dos metais. Esta lei, proposta pela primeira vez no século XIX, foi extensivamente estudada e verificada em diversos materiais. No entanto, a sua aplicabilidade em certos materiais não convencionais, tais como materiais quânticos, permanece uma questão em aberto.

Um estudo recente conduzido por uma equipe de pesquisadores da Universidade de Maryland e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) lançou luz sobre esta questão. A equipe investigou vários materiais quânticos peculiares, conhecidos como semimetais topológicos, para determinar se a lei de Wiedemann-Franz era verdadeira nesses sistemas.

Os semimetais topológicos são uma classe de materiais que apresentam propriedades eletrônicas notáveis, como a presença de estados superficiais topológicos e a possibilidade de realizar fenômenos quânticos exóticos. Devido às suas características únicas, não estava claro se as leis convencionais da física, como a lei de Wiedemann-Franz, se aplicariam a estes materiais.

Para resolver esta questão, a equipe de pesquisa realizou medições detalhadas da condutividade térmica e elétrica de vários semimetais topológicos, incluindo ditelureto de tungstênio (WTe2), arsenieto de nióbio (NbAs) e arsenieto de tântalo (TaAs). Os seus resultados revelaram que, apesar da natureza não convencional destes materiais, a lei de Wiedemann-Franz de facto se aplica aos semimetais topológicos.

Esta observação sugere que a lei de Wiedemann-Franz tem uma gama de aplicabilidade mais ampla do que se pensava anteriormente, estendendo-se até mesmo a materiais quânticos exóticos. A consistência desta relação fundamental destaca a universalidade de certas leis físicas, independentemente da complexidade subjacente do material.

Além disso, o estudo fornece informações valiosas sobre as propriedades fundamentais dos semimetais topológicos. Ao estabelecer a validade da lei de Wiedemann-Franz nestes materiais, os investigadores obtêm informações adicionais sobre a sua estrutura electrónica, mecanismos de transporte de carga e propriedades de transporte térmico. Este conhecimento pode ser crucial para o desenvolvimento e otimização de dispositivos baseados em semimetais topológicos, que apresentam potencial promissor para tecnologias futuras.

Em resumo, as descobertas da equipa de investigação demonstram que a lei de Wiedemann-Franz não se limita aos metais convencionais, mas também se aplica a materiais quânticos peculiares, como os semimetais topológicos. Esta observação sublinha a universalidade de certas leis físicas, proporcionando uma compreensão mais profunda das propriedades fundamentais destes materiais não convencionais e abrindo caminho para as suas potenciais aplicações tecnológicas.