Um estudo da Universidade de Michigan demonstra que cristais de elétrons podem se deformar e derreter — e que esse processo pode ser controlado com precisão por temperatura e feixes de elétrons.
O professor associado de ciência e engenharia de materiais Robert Hovden cunhou o termo metalurgia quântica para descrever a exploração da desordem nessas estruturas. A abordagem permite projetar materiais avançados ao manipular defeitos nos padrões periódicos de carga.
Cristais de elétrons geram padrões ondulatórios com alternância de alta e baixa densidade de carga em metais condutores. O aquecimento progressivo desorganiza esses padrões e provoca o derretimento do cristal eletrônico.
Os experimentos foram realizados com dissulfeto de tântalo em folha bidimensional. Os pesquisadores aqueceram o material até 568 graus Fahrenheit e aplicaram um feixe de elétrons para observar as modificações estruturais.
As deformações surgiram claramente antes do desaparecimento total dos padrões ordenados. Simulações computacionais confirmaram que o estado líquido gerava halos característicos nos padrões de difração ao redor dos pontos atômicos.
O domínio preciso sobre esses cristais viabiliza transições velozes entre comportamento condutor e isolante. Esse processo espelha a transmissão de impulsos elétricos realizada por neurônios no cérebro humano.
A capacidade de alternância rápida entre estados representa avanço relevante para a computação neuromórfica. Materiais com essa propriedade processam informações com maior eficiência energética do que sistemas tradicionais.
Estados supercondutores podem coexistir com os defeitos gerados nas ondas de densidade de carga. Essa compatibilidade facilita a criação de condutores que operam sem resistência elétrica e minimizam perdas de energia.
O coautor do estudo, Jeremy Shen, estudante de mestrado em engenharia elétrica e computação, apontou o caráter universal do fenômeno. Análises de trabalhos anteriores indicaram evidências de derretimento em quase todos os materiais bidimensionais examinados e em alguns tridimensionais.
A descoberta reforça o entendimento sobre propriedades elétricas e magnéticas em diversos compostos. Detalhes completos do experimento estão disponíveis no portal Phys.org, que cobriu a pesquisa da Universidade de Michigan.
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