p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio demonstraram teoricamente que nanoestruturas de tetraedros especiais compostas de certos metais têm um grau de simetria mais alto do que a simetria geométrica de átomos esféricos. Nanomateriais com propriedades elétricas e magnéticas únicas e sem precedentes decorrentes dessa simetria serão desenvolvidos e usados ​​para dispositivos eletrônicos de última geração. p Estudando simetria, um dos conceitos mais fundamentais da física e da química, pode facilitar uma compreensão mais profunda das leis que moldam nosso universo.

p Os átomos têm naturalmente o maior grau de simetria geométrica, correspondendo à simetria esférica. Uma propriedade interessante que geralmente surge da simetria é um alto grau de degenerescência - uma característica dos níveis de energia quântica em que um determinado nível de energia pode corresponder simultaneamente a dois ou mais estados diferentes em um sistema quântico. A degenerescência dá origem a propriedades, incluindo alta condutividade e magnetismo, que poderia ser explorado para criar novos materiais eletrônicos. Infelizmente, dadas as limitações da simetria geométrica, nenhuma substância é conhecida por ter um maior grau de degenerescência do que os átomos esféricos (Fig. 1). Mas e se as substâncias pudessem ter um tipo diferente de simetria, levando a um grau mais alto de degeneração? Como tal simetria poderia ser explicada?

p Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio, incluindo a Prof. Kimihisa Yamamoto, se propôs a demonstrar a existência de metais com tais tipos de simetria. A equipe inferiu que estruturas especiais de tetraedro infladas feitas de átomos de metal específicos, como zinco e magnésio, pode ter um tipo especial de simetria decorrente não de propriedades geométricas, mas das características dinâmicas do sistema. "Demonstramos que o magnésio realista, zinco, e os aglomerados de cádmio com uma estrutura tetraédrica específica possuem degenerescências anômalas de dobras mais altas do que a simetria esférica, "explica Yamamoto.

p A equipe usou uma análise de modelo de vinculação rígida, validado com cálculos da teoria funcional da densidade, identificar a condição geral quanto às interações de ligação entre átomos (os "integrais de transferência") que dão origem à simetria dinâmica prevista. "Surpreendentemente, a condição de degenerescência pode ser representada como uma elegante sequência matemática de raiz quadrada envolvendo as razões das integrais de transferência (Fig. 2). Também é impressionante que essa sequência já tenha sido descoberta por Teodoro na Grécia antiga, independentemente da ciência dos materiais, "diz Yamamoto.

p Esta pesquisa demonstrou que nanomateriais com um grau de simetria superior ao dos átomos esféricos podem ser realizados. Os estados quânticos super-degenerados resultantes desta simetria dinâmica podem ser explorados de várias maneiras, como projetar novos materiais com condutividade ou propriedades magnéticas sem precedentes, anunciando a próxima geração de dispositivos eletrônicos.