As propriedades \u00f3ticas (opaco\/transparente\/cor, espectro de absor\u00e7\u00e3o), de transporte de corrente (condutor, supercondutor ou isolante), e estruturais (arranjos at\u00f4micos, dureza) dos materiais cristalinos s\u00e3o definidas quase que inteiramente pelo comportamento dos seus el\u00e9trons ligados ao potencial da estrutura peri\u00f3dica dos \u00edons do s\u00f3lido.<\/p>\n\n\n\n
A habilidade de aprisionar \u00e1tomos em redes \u00f3ticas, cujo potencial cristalino \u00e9 gerado por lasers contra-propagantes em ambiente com temperaturas ultra baixas (na faixa de nano Kelvin), permitiu a cria\u00e7\u00e3o de um novo tipo de sistema, onde os \u00e1tomos seguem o comportamento de el\u00e9trons em s\u00f3lidos Esses cristais artificiais s\u00e3o conhecidos como redes \u00f3ticas.. Ao contr\u00e1rio do que acontece com os sistemas eletr\u00f4nicos na Mat\u00e9ria Condensada, nas redes \u00f3ticas \u00e9 poss\u00edvel controlar praticamente todos os par\u00e2metros envolvidos nas caracter\u00edsticas da mat\u00e9ria condensada. Em particular As intera\u00e7\u00f5es interat\u00f4micas, controladas atrav\u00e9s de um campo magn\u00e9tico, podem se tornar atrativas ou repulsivas. O potencial qu\u00edmico (n\u00famero m\u00e9dio de \u00e1tomos no sistema) \u00e9 tamb\u00e9m facilmente control\u00e1vel, podendo ser introduzida desordem.<\/p>\n\n\n\n
Pesquisas realizadas por um grupo com participa\u00e7\u00e3o brasileira e publicadas em duas das mais prestigiosas revistas cient\u00edficas em F\u00edsica, receberam ainda destaque recente na revista Science.<\/p>\n\n\n\n
Os artigos do grupo, publicados na “Physical Review Letters” e na “Nature”, investigam aspectos do comportamento de \u00e1tomos ultrafrios, na expectativa de esclarecer fen\u00f4menos nos quais a intensidade das intera\u00e7\u00f5es entre as part\u00edculas elementares (el\u00e9trons ou \u00e1tomos conforme o caso do cristal natural ou a rede \u00f3tica) \u00e9 maior que a energia cin\u00e9tica das mesmas. Tais fen\u00f4menos constituem o assunto abordado na chamada f\u00edsica de sistemas fortemente correlacionados: uma das inst\u00e2ncias mais conhecidas e importantes da \u00e1rea \u00e9 a supercondutividade.<\/p>\n\n\n\n
Um problema em aberto neste tema \u00e9 o mecanismo microsc\u00f3pico respons\u00e1vel pela supercondutividade de alta temperatura, que se manifesta em materiais que tamb\u00e9m exibem uma transi\u00e7\u00e3o ligada ao ordenamento magn\u00e9tico. O que se observa ao variar a temperatura \u00e9 uma transi\u00e7\u00e3o de uma fase n\u00e3o-magn\u00e9tica (ou paramegn\u00e9tica) para outra ordenada antiferromagn\u00e9tica. Varia\u00e7\u00f5es de temperatura entre outros par\u00e2metros eventualmente levam o sistema ao estado supercondutor.<\/p>\n\n\n\n
No trabalho publicado na “Nature”, Thereza Paiva, do Instituto de F\u00edsica da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) e seus colegas te\u00f3ricos das universidades Estadual de San Jose, da Calif\u00f3rnia em Davis, Estadual de Ohio e Princeton , em colabora\u00e7\u00e3o com o grupo experimental de Rice, todos nos Estados Unidos, investigaram correla\u00e7\u00f5es antiferromagn\u00e9ticas do chamado modelo Hubbard \u2013 uma representa\u00e7\u00e3o simplificada de f\u00e9rmions (tipicamente el\u00e9trons) se movendo num potencial peri\u00f3dico \u2013 usando para isso \u00e1tomos ultrafrios.<\/p>\n\n\n\n
O arranjo experimental permitiu que se reduzisse a temperaturas a n\u00edveis sem precedentes neste tipo de sistema, atingindo apenas 1.4 vezes a temperatura da transi\u00e7\u00e3o de fase antiferromagn\u00e9tica. Este \u00e9 um passo importante para a compreens\u00e3o da supercondutividade. A transi\u00e7\u00e3o supercondutora possivelmente ocorre a temperaturas ainda mais baixas, aproximadamente 25% das que foram obtidas, quando o estado magn\u00e9tico deixa de ser ordenado. Reduzir ainda mais a temperatura representa no momento um grande desafio te\u00f3rico e experimental nas redes \u00f3ticas. Este objetivo est\u00e1 sendo perseguido internacionalmente, por este e outros grupos.<\/p>\n\n\n\n
Num estudo paralelo, publicado na “Physical Review Letters”, o foco foi para a caracteriza\u00e7\u00e3o de um isolante de Mott — um material que, pela teoria de correla\u00e7\u00f5es fracas deveria conduzir eletricidade, mas na realidade comporta-se como um isolante. Com imageamento in-situ e c\u00e1lculos te\u00f3ricos, foi poss\u00edvel observar localmente a forma\u00e7\u00e3o deste estado isolante na regi\u00e3o central da rede \u00f3tica.<\/p>\n\n\n\n
Para ler o trabalho da Nature, clique aqui<\/a> (resumo de acesso livre, texto completo para assinantes).<\/p>\n\n\n\n Para coment\u00e1rio sobre este trabalho na Science clique aqui<\/a>.<\/p>\n\n\n\n