Na década de 1960, foi proposta uma fase exótica da matéria conhecida como isolante excitônico. Décadas depois, as evidências dessa fase foram encontradas em materiais reais. Recentemente, atenção especial foi centrada no Ta2NiSe5 porque uma fase isolante excitônica pode existir neste material em temperatura ambiente. A substância é composta pelos elementos tântalo, níquel e selênio e tem o potencial de levar a avanços em computadores mais rápidos e eficientes em termos de energia.
Agora, em um novo estudo da Physical Review Letters da Caltech, os pesquisadores descobriram, pela primeira vez, como “virar os bits” do isolador excitônico encontrado no Ta2NiSe5. Os computadores se comunicam usando uma linguagem binária de uns e zeros, também chamados de bits. Para que os computadores funcionem, os bits precisam ser ligados ou desligados (com os uns ligados e os zeros desligados). Alguns dos hardwares de computação atuais funcionam invertendo os momentos magnéticos, ou orientações, dos elétrons, que podem ser para cima ou para baixo. Embora os isoladores excitônicos não tenham momentos magnéticos, no Ta2NiSe5 eles abrigam duas orientações intrínsecas que podem ser usadas para representar uns e zeros.
“No caso de momentos magnéticos, pode-se mudar sua direção aplicando campos magnéticos opostos, por exemplo. Mas não há equivalente conhecido de um campo magnético para isoladores excitônicos. Descobrimos uma maneira de usar a luz para realizar essa tarefa,” diz David Hsieh, professor de física da Caltech, membro do Instituto de Informação Quântica e Matéria (IQIM) e co-autor do novo estudo.
No novo estudo teórico e experimental, os físicos demonstram como usar rajadas de luz laser para controlar as fases do isolador excitônico em escalas de tempo menores que um picossegundo, que é um trilionésimo de segundo. Embora o trabalho tenha implicações para o processamento de computador ultrarrápido, os pesquisadores também estão entusiasmados com os aspectos fundamentais de suas descobertas.
“No processo de aprender a controlar e manipular esse material, também estamos revelando as regras subjacentes da natureza para um raro estado da matéria”, disse o principal autor do estudo, Honglie Ning, um estudante graduado que trabalha no laboratório de Hsieh.
O estudo Physical Review Letters é intitulado “Assinaturas de reversão ultrarrápida da ordem excitônica em Ta2NiSe5.”
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