ângulo mágico

No ano passado, um grupo de cientistas apresentou os resultados de uma pesquisa que chocou a comunidade da física. Descobriu-se que folhas de grafeno com apenas um átomo de espessura adquirem propriedades físicas notáveis ​​quando são giradas no ângulo "mágico" correto em relação umas às outras (1).

Na reunião de março da American Physical Society em Boston, onde seriam apresentados os detalhes da pesquisa nessa perspectiva, uma multidão de cientistas se reuniu. Alguns consideram a descoberta de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts o começo de uma nova era.

No ano passado, uma equipe de físicos liderada por Pablo Jarillo-Herrero colocou um par de folhas de grafeno uma em cima da outra, resfriou o sistema até quase zero absoluto e girou uma folha em um ângulo de 1,1 graus em relação à outra. Os pesquisadores aplicaram uma voltagem e o sistema se tornou uma espécie de isolante, em que a interação entre os átomos e as próprias partículas impede que os elétrons se movam. À medida que mais elétrons eram introduzidos no sistema, o sistema se tornava um supercondutor no qual a carga elétrica podia se mover sem resistência..

— — opowiadał Jarillo-Herrero w serwisie Gizmodo. —

Esses efeitos mágicos da rotação angular estão relacionados aos chamados listras (listras moiré). Este é um tipo de padrão de listras criado como resultado da interferência (superposição) de duas grades de linhas giradas em um determinado ângulo ou submetidas a deformações (distorcidas uma em relação à outra). Se, por exemplo, uma malha for colocada em uma superfície plana e outra malha for anexada a um objeto deformado, então aparecerão franjas moiré. Seu padrão pode ser muito complexo e a localização dependerá da deformação do objeto em teste.

Os resultados dos pesquisadores do MIT foram duplicados por várias equipes, embora a verificação ainda esteja em andamento e os físicos ainda estejam investigando a essência do fenômeno. Ao longo do ano passado, mais de uma centena de novos artigos sobre este tópico apareceram no servidor arXiv. Lembrei que há quase dez anos os teóricos previram o aparecimento de novos efeitos físicos em tais sistemas de grafeno girados e retorcidos. No entanto, os físicos ainda não entendem muitas questões sobre a origem do fenômeno da supercondutividade e a natureza dos estados dielétricos no grafeno.

Segundo Harillo-Herrero, o interesse pelo assunto se deve também ao fato de que recentemente as seções "quentes" da física, ou seja, pesquisa de grafeno e outros materiais bidimensionais, propriedades topológicas materiais (características que não mudam apesar das mudanças físicas), matéria super fria e maravilhoso fenômenos eletrônicosque surgem da forma como os elétrons são distribuídos em alguns materiais.

No entanto, empolgados demais com a nova descoberta e suas potenciais aplicações em dispositivos eletrônicos, alguns fatos esfriam. Por exemplo, as folhas de grafeno giradas em um ângulo mágico devem manter uma temperatura de 1,7 graus Kelvin acima do zero absoluto, e acontece que elas "prefeririam" não serem mantidas em um ângulo de 1,1 graus - assim como dois ímãs não querem tocar uns aos outros os mesmos pólos. Também é compreensível que material tão fino quanto um átomo seja difícil de manipular.

Jarillo-Herrero wymyślił dla odkrytych przez siebie efektów nazwę («twistronika»?, «obrotnika»? — a może «morystory», od prążków ?). Wygląda na to, że nazwa będzie potrzebna, bo wielu ludzi nauki i techniki chce badać to zjawisko i szukać dla niego zastosowań.