Um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade do Texas em Austin
O método desenvolvido pelos cientistas envolve a separaçãoum pulso de laser de varredura em várias centenas de pulsos separados. Cada um deles chega à amostra de teste em um momento diferente. Ao medir as ondas refletidas e transmitidas e depois combinar os resultados das observações como quadros separados, os físicos criaram um filme que dá uma visão microscópica dos mecanismos pelos quais as transformações ocorrem.
A amostra é fotoexcitada por um pulso de laserbombeamento com energia de 1,55 eV (feixe vertical). Com uma única reflexão, o feixe de sondagem com energia de 1,55 eV (incidente do canto superior esquerdo) passa por um conjunto de níveis duplos de 20 passos e é dividido em uma grade de 20 por 20 de 400 pulsos com diferentes atrasos de tempo. Esses pulsos da sonda são focados na amostra junto com o pulso da bomba. Pulsos de sondagem refletidos são detectados em diferentes áreas da câmara. Imagem: Gao et al., Science Advances
Em seu trabalho, os cientistas usaram dissulfetotântalo. Consiste em camadas covalentemente ligadas de átomos de tântalo e enxofre empilhados frouxamente uns em cima dos outros. Abaixo da temperatura crítica, os átomos e elétrons desse material formam estruturas nanométricas - uma onda de densidade de carga. A formação dessa nova fase torna o material um isolante, mas um único pulso de luz intensa o transforma em um metal oculto metaestável.
Normalmente, lançar um laser em materiais é o mesmoo máximo que os aquece, mas não neste caso. Aqui, a irradiação do cristal reorganiza a ordem eletrônica, criando uma fase completamente nova, diferente da de alta temperatura.
Zhuquan Zhang, pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, coautor do trabalho
Com a ajuda de novas tecnologias, os cientistas conseguiramobserve a dinâmica dessa complexa transformação de fase. Eles viram que a fusão e o reordenamento da onda de densidade de carga levam à formação de um estado quântico oculto.
Os físicos acreditam que entender a origemtais fases quânticas metaestáveis ajudarão a resolver questões fundamentais da termodinâmica de não equilíbrio. Além disso, embora o estudo tenha sido feito com um material específico, os cientistas dizem que a mesma metodologia pode ser usada para estudar outros fenômenos exóticos em materiais quânticos.
Imagem da capa: Frank Yi Gao, MIT
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