Materiais Avançados

Nobel de Física contempla estados exóticos da matéria 2D

Topologia

O Prêmio Nobel de Física de 2016 foi concedido a David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz "por descobertas teóricas das transições de fase topológicas e fases topológicas da matéria".

A topologia é uma extensão da geometria que olha para a matéria de um jeito muito especial: Por exemplo, um copo de café e uma rosquinha são basicamente a mesma coisa para a topologia, porque ambos têm um único furo. E, topologicamente falando, as coisas não podem mudar por meio de transições suaves - não é possível que um objeto passe a ter um buraco e meio, por exemplo.

É por isso que a topologia é uma ferramenta importante no estudo das transições de fase - sobretudo quando se olha para a matéria em 2D.

Os três pesquisadores elaboraram descrições matemáticas que mostraram a possibilidade de que os materiais bidimensionais - só imaginados na época em que eles publicaram seus trabalhos - poderiam passar por mudanças de fase, que são descritas pelas mudanças bruscas e discretas previstas pelo jeito estranho com que a topologia descreve a matéria.

Em outras palavras, eles previram novas formas de matéria desconhecidas até então. E essas matérias exóticas vêm sendo observadas experimentalmente desde então, graças ao roteiro que essas pesquisas traçaram.

O trio elaborou seus trabalhos teóricos nos anos de 1970 e 1980, em uma época em que ninguém imaginava que a topologia pudesse ser usada como ferramenta para qualquer coisa prática. Hoje, contudo, ela é essencial para campos como os supercondutores, isolantes topológicos, na computação quântica e no estudo de materiais bidimensionais, como o grafeno.

Nobel de Física 2016

Nascido em 1934, David Thouless, atualmente professor da Universidade de Washington (EUA), elaborou teorias que permitiram a compreensão dos sistemas extensos de átomos e elétrons e dos núcleons. Seu trabalho inclui os fundamentos sobre os fenômenos da supercondutividade, além de propriedades da matéria nuclear e dos movimentos coletivos dentro dos núcleos atômicos.

Nascido em 1951, Duncan Haldane, atualmente professor da Universidade de Princeton (EUA), fez uma grande variedade de contribuições para a física da matéria condensada, incluindo a teoria dos líquidos Luttinger, a teoria das cadeias de spin unidimensionais, a teoria Efeito Hall Quântico Fracionário, a estatística da exclusão, o espectro do entrelaçamento quântico e várias outras.

Nascido em 1942, John Michael Kosterlitz, atualmente professor na Universidade de Brown (EUA), elaborou teorias sobre como a matéria uni e bidimensional passa por transições de fase: sistemas aleatórios, localização de elétrons, vidros de spin e na dinâmica crítica, envolvendo a fusão e o congelamento.





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