Materiais Avançados

Descoberto material que é simultaneamente condutor e isolante

Descoberto material que é simultaneamente condutor e isolante
O hexaboreto de samário é um material estranho e interessante, que já vinha sendo cogitado para ser usado na fabricação de transistores quânticos.[Imagem: B. S. Tan et al. - 10.1126/science.aaa7974]

Condutor e isolante

Pesquisadores identificaram um material que 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.

Hexaboreto de samário

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 levantam 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.

Bibliografia:

Unconventional Fermi surface in an insulating state
B. S. Tan, Y.-T. Hsu, B. Zeng, M. Ciomaga Hatnean, N. Harrison, Z. Zhu, M. Hartstein, Maria Kiourlappou, A. Srivastava, M. D. Johannes, T. P. Murphy, J.-H. Park, L. Balicas, G. G. Lonzarich, G. Balakrishnan, Suchitra E. Sebastian
Science
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.aaa7974




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