Magnetismo Acaba de Resolver um dos Maiores Desafios da Tecnologia Quântica

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Os investigadores descobriram uma forma de preservar as propriedades quânticas em materiais 3D utilizando o confinamento magnético. Ao estabilizarem os excitões – quasipartículas portadoras de energia – através das propriedades magnéticas do brometo de sulfureto de crómio, os investigadores abordam um desafio importante na tecnologia quântica.

Os efeitos quânticos normalmente só funcionam em pequenas escalas, tornando-os difíceis de aplicar em sistemas do mundo real, como os computadores quânticos. No entanto, os físicos da Penn State e da Universidade de Columbia desenvolveram um método para preservar estes efeitos em materiais 3D, oferecendo uma solução potencial.

“Manter as propriedades dos materiais 2D para além do limite 2D é um desafio difícil”, afirmou Yinming Shao, professor assistente da Penn State. Estes materiais têm um grande potencial em eletrónica flexível, armazenamento de energia e tecnologias quânticas.

A estrutura da rede atómica do semicondutor magnético em camadas brometo de sulfureto de crómio (CrSBr) tem momentos magnéticos, ou spins, que se alinham entre si e se alternam em cada camada.

A equipa centrou-se nos excitões, que transportam energia sem uma carga eléctrica. Embora os excitões sejam estáveis em materiais 2D como o grafeno, são instáveis em materiais a granel como o silício. Para resolver este problema, os investigadores recorreram ao brometo de sulfureto de crómio (CrSBr), que se transforma num estado antiferromagnético a baixas temperaturas. Este confinamento magnético mantém os excitões no seu lugar, preservando as suas propriedades quânticas em materiais a granel.

“Esta abordagem cria uma única camada atómica sem a esfoliar, preservando ao mesmo tempo uma interface nítida”, disse Shao.

Validação experimental do confinamento magnético

Através de espetroscopia ótica, modelação e cálculos, a equipa confirmou que o confinamento magnético funcionava de forma consistente em diferentes camadas do material. Os seus resultados foram corroborados por um grupo de investigação na Alemanha, que estudou propriedades semelhantes em semicondutores magnéticos.

“Os nossos dados alinharam-se perfeitamente, o que é notável, uma vez que utilizámos diferentes materiais cristalinos em diferentes laboratórios”, explicou Shao.

Esta descoberta tira partido do magnetismo, das interações de Van der Waals e dos excitões para conseguir o confinamento quântico, abrindo novas portas para o avanço dos sistemas ópticos e das tecnologias quânticas. “A combinação destes aspectos da física foi fundamental para esta descoberta”, concluiu Shao.

Leia o Artigo Original: Scitechdaily

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