Notícias do mundo químico: hexaboreto de samário SmB6
Condutor e isolante
Pesquisadores identificaram que o material se comporta como um condutor elétrico e um isolante, ao mesmo tempo, o que contesta o entendimento atual de como os materiais se comportam, apontando para um novo tipo de estado da matéria.
Em um isolante, os elétrons são em grande parte "travados" em um lugar, enquanto em um condutor os elétrons fluem livremente.
Mas, rastreando o caminho que os elétrons seguem conforme se movem, a equipe descobriu que é possível que um único material apresente propriedades duplas - metal-isolante -, desobedecendo completamente as regras que governam os metais convencionais.
Embora não se saiba ainda o que está causando esse comportamento misterioso, uma possibilidade é a existência de uma terceira fase que não é nem nem isolante e nem condutora, da mesma forma que alguns materiais apresentam uma fase supercondutora, em que os elétrons fluem sem qualquer resistência.O comportamento emergiu em temperaturas muito baixas - assim como ocorre com os supercondutores - no material chamado hexaboreto de samário (SmB6), um mineral exótico cogitado para uso em transistores quânticos.
Outros materiais foram recentemente descritos com esse comportamento anômalo, comportando-se tanto como um condutor quanto como um isolante, mas são materiais híbridos, estruturados como um sanduíche, de modo que a superfície comporta-se de modo diferente do interior - os chamados isolantes topológicos.
Mas, no SmB6, a própria massa do material apresenta esse comportamento, podendo ser tanto condutora quanto isolante simultaneamente.
Nova fase quântica
Os pesquisadores levantaram várias hipóteses para esse comportamento peculiar: ele poderia ser uma nova fase da matéria, nem isolante nem condutora; poderia estar flutuando entre os dois comportamentos; ou o SmB6 teria um "hiato" muito pequeno entre o isolamento e a condução, permitindo que os elétrons saltem essa lacuna.
"É na região do cruzamento entre duas fases diferentes - magnética e não magnética, por exemplo - que a física realmente interessante acontece," disse Suchitra Sebastian, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.
"Como este material está próximo à região de cruzamento entre isolante e condutor, descobrimos que ele exibe algumas propriedades realmente estranhas - nós estamos explorando a possibilidade de que esta seja uma nova fase quântica," concluiu ele.
"É um material estranho e iridescente que tem desafiado os cientistas há décadas e que acaba de se revelar: trata-se de um estado exótico da matéria que pode abrir um novo caminho para os computadores quânticos e para uma nova geração da eletrônica.
Físicos descobriram várias propriedades do composto hexaboreto de samário que aumentam as esperanças de encontrar o "silício da era quântica".
Gang Li e seus colegas afirmam que seus resultados finalmente fecham a questão de como classificar o material - um mistério que vinha sido investigado desde o final da década de 1960."
O hexaboreto de samário - ou SmB6 - é um isolante topológico natural.
Mesmo tendo a mesma composição química em toda a sua extensão, os isolantes topológicos conduzem eletricidade como um metal em toda a sua superfície, mas bloqueiam o fluxo de corrente pelo seu interior como se fossem feitos de borracha.
A existência desses materiais foi prevista teoricamente em 2005, e as primeiras amostras de isolantes topológicos foram sintetizadas em laboratório pela primeira vez em 2008.
Transistores quânticos
Uma técnica chamada magnetometria de torque, usada para observar oscilações na resposta do material a um campo magnético externo, revelou que a superfície do hexaboreto de samário contém os raros elétrons de Dirac, partículas que podem ajudar a superar um dos maiores obstáculos da computação quântica - os elétrons de Dirac têm energia tão alta que estabelecem uma ponte entre a mecânica clássica e a mecânica quântica.
Segundo a equipe, o comportamento do SmB6 permite rotear o fluxo de corrente elétrica nos computadores quânticos da mesma forma que o silício faz na eletrônica atual - autênticos transistores quânticos.
As propriedades tão cobiçadas do hexaboreto de samário até agora só se revelaram em temperaturas ultrafrias. Contudo, vários tipos de qubits, incluindo átomos artificiais do tipo Bose-Einstein e qubits supercondutores, também exigem essas temperaturas criogênicas."
fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br
