Estado exótico da matéria é criado com luz dentro de um chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/04/2026

É neste dispositivo aparentemente simples que a mágica acontece - em condições ambiente.
[Imagem: Yilin Meng et al. - 10.1038/s41565-026-02141-0]

Supersólido a temperatura ambiente

Pesquisadores criaram um estado incomum da matéria, conhecido como supersólido, manipulando a interação entre a luz e a matéria dentro de um dispositivo em nanoescala.

Isto demonstra que essa fase quântica exótica pode existir à temperatura ambiente, superando uma limitação de longa data na área. Até agora, esses estados só haviam sido observados em condições extremamente frias, próximas do zero absoluto.

Os supersólidos são incomuns porque combinam duas propriedades aparentemente incompatíveis: Sendo sólidos, eles formam uma estrutura atomicamente ordenada, semelhante a um cristal; ao mesmo tempo, eles se comportam como um líquido, ou seja, podem fluir sem resistência.

"Nosso trabalho mostra que é possível criar e controlar esse estado exótico usando luz," disse Wei Bao, do Instituto Politécnico Rensselaer, nos EUA. "O que é especialmente empolgante é que isso acontece à temperatura ambiente, em uma plataforma que pode ser projetada e potencialmente ampliada."

E o uso da luz para fazer isso não deve ser surpresa. Embora pareça estranho que a luz possa apresentar transições de fase - as fases da matéria, como gás, líquido e sólido - é bom lembrar que há cerca de uma década os cientistas solidificaram a luz, e também vêm explorando a luz líquida, que pode unificar a eletrônica e a fotônica, por exemplo, entre muitas outras utilidades.

É um supersólido formado por luz e matéria.
[Imagem: Yilin Meng et al. - 10.1038/s41565-026-02141-0]

Híbrido de luz e matéria

Para começar, foi necessário aprisionar a luz. Há muitas formas de fazer isso, mas a equipe construiu um dispositivo combinando um cristal de perovskita de alta qualidade - um material semicondutor amplamente estudado para optoeletrônica - com uma nanoestrutura precisamente padronizada que aprisiona e molda o feixe de luz.

Quando iluminado por um laser, o dispositivo, que é essencialmente um chip, gera partículas híbridas chamadas polaritons, que são partículas híbridas, parte luz e parte matéria. Essas partículas podem se comportar coletivamente, formando um fluido coerente.

Sob uma baixa potência de excitação, os polaritons se condensam em um único estado bem definido, como um sólido. Mas, à medida que a energia de entrada aumenta, o sistema sofre uma transformação drástica: Em vez de permanecer uniforme, ele se reorganiza espontaneamente em um padrão periódico, como um cristal, mas mantendo a coerência quântica em todo o sistema.

"Essa é a característica definidora de um supersólido. O sistema é ordenado e coerente ao mesmo tempo," disse Bao.

Há muito potencial neste avanço porque há muitas coisas interessantes envolvidas, incluindo supersólidos, superfluidez e vórtices quânticos.
[Imagem: Gerado por IA/Imagen 3]

Auto-organização quântica

Ao contrário dos sólidos comuns, que se formam por meio de processos de equilíbrio, como o resfriamento, o supersólido neste experimento emerge dinamicamente: À medida que mais energia é injetada no sistema, diferentes estados quânticos começam a competir. Acima de um limiar crítico, o sistema não consegue mais permanecer em um único estado e, em vez disso, se redistribui em múltiplos estados sincronizados.

É essa competição que leva à formação de um padrão periódico estável. E, de modo notável, o padrão exato varia continuamente. "Cada vez que repetimos o experimento, o sistema escolhe uma configuração ligeiramente diferente," contou Bao. "Essa aleatoriedade é, na verdade, muito importante: Ela nos diz que o padrão está se formando espontaneamente, e não sendo imposto de fora."

Além da importância em termos de ciência fundamental, este experimento deverá ter implicações práticas para a fotônica e as tecnologias quânticas. Como o estado supersólido envolve a emissão coerente de luz em múltiplos modos, ele pode viabilizar novos tipos de lasers com padrões espaciais ajustáveis ou desempenho aprimorado. A capacidade de controlar dinamicamente esses padrões também pode encontrar aplicações em computação óptica e processamento de informações.

"Isto é apenas o começo," disse Bao. "Agora temos uma plataforma onde podemos não só observar esses estados exóticos, mas também projetá-los e controlá-los. Isso abre muitas direções interessantes tanto para a ciência fundamental quanto para as tecnologias futuras."

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