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Uma equipa de físicos da Universidade de Stanford observou uma forma de magnetismo – prevista, mas nunca vista – que é gerada quando duas redes de grafeno em favo de mel são empilhadas e cuidadosamente giradas num ângulo especial.
Os autores do artigo científico, publicado no dia 25 de julho na revista Science, sugerem que o magnetismo, chamado de ferromagnetismo orbital, pode ser útil para determinadas aplicações, nomeadamente na computação quântica.
“Não estávamos a centrar as nossas atenções no magnetismo. Descobrimos aquilo que poderá ser a descoberta mais excitante da minha carreira através de uma exploração parcial e completamente acidental”, confessou o líder da investigação, David Goldhaber-Gordon, em comunicado.
“A nossa descoberta mostra que as coisas mais interessantes acabam muitas vezes por serem surpresas”, acrescentou, citado pelo EuropaPress.
Os investigadores fizeram a descoberta enquanto tentavam reproduzir uma outra descoberta. No início de 2018, o grupo de Pablo Jarillo-Herrero, do MIT, anunciou que tinha conseguido uma pilha de duas folhas de átomos de carbono subtilmente desalinhados (grafeno de duas camadas trançado) para conduzir eletricidade sem resistência, uma propriedade conhecida como supercondutividade.
Na altura, a descoberta foi uma confirmação surpreendente de uma previsão de quase uma década de que as folhas de grafeno giradas num ângulo muito particular devem replicar fenómenos interessantes. E parece que é mesmo verdade.
Quando empilhado e torcido, o grafeno forma uma super-rede com um padrão de interferência ou moiré. “É como quando tocamos dois sons musicais com frequências ligeiramente diferentes”, disse Goldhaber-Gordon. “Como resultado, vamos conseguir uma batida que está relacionada à diferença entre as frequências dos dois sons. Isto é semelhante ao que se obtém ao empilhar duas treliças, uma sobre a outra, e ao torcê-las para que não fiquem perfeitamente alinhadas”, continuou.
A super-rede formada quando o grafeno girava a 1,1 graus faz com que os estados de energia normalmente variados de eletrões no material entrem em colapso, criando o que os físicos chamam de banda plana onde a velocidade em que os eletrões se movem cai para quase zero.
Após esta desaceleração, os movimentos de qualquer eletrão tornam-se altamente dependentes dos eletrões da sua vizinhança. Estas interações estão no centro de muitos estados quânticos exóticos da matéria.
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A rede de grafeno, composta por sua estrutura hexagonal, entra em ressonância harmônica com o campo Quântico, juntamente com a sub-estrutura anterior em angulação diferente, atribuindo assim ao magnetismo que descobriram.