Cientistas descobriram um material com estados quânticos que podem ser alternados.

Novo material de sulfureto de níquel pode acelerar o desenvolvimento de processadores e sensores adaptativos

Investigadores do Laboratório Nacional de Argonne, do Departamento de Energia dos EUA (DOE), identificaram um raro material quântico capaz de alternar, a pedido, entre dois estados eletrónicos distintos. Esta descoberta pode abrir caminho a processadores mais rápidos e a sensores adaptativos.

O novo material, KxNi4S2, é um composto de níquel e enxofre intercalado entre camadas de potássio. A quantidade de potássio na estrutura pode ser ajustada, o que permite sintonizar as propriedades do material.

Segundo o professor Mercouri Kanatzidis, da Universidade Northwestern, o material consegue mudar entre estados quânticos dentro da mesma estrutura. “Não consigo indicar outro material com estas propriedades”, afirmou.

O KxNi4S2 foi desenvolvido pela primeira vez em 2021, no âmbito de um projeto destinado a criar novos supercondutores. Mais tarde, os cientistas descobriram que a corrente elétrica consegue expulsar o potássio das camadas, alterando a forma do material. O processo é reversível e permite ao material apresentar dois estados quânticos: cones de Dirac e zonas planas.

No estado de Dirac, os eletrões comportam-se como partículas quase sem massa e deslocam-se a alta velocidade. Nas zonas planas, os eletrões abrandam e passam a comportar-se como partículas mais pesadas. Esta dualidade permite controlar com precisão a velocidade e o fluxo dos eletrões, algo especialmente relevante para a eletrónica moderna.

Os investigadores produziram amostras do material no Centro de Nanomateriais à Escala Nanométrica (CNM) do Laboratório de Argonne e confirmaram as suas propriedades através de observações na fonte de fotões APS. Ambos os centros são instalações de utilizadores do DOE.

A possibilidade de alternar estados quânticos num único material pode simplificar a conceção de dispositivos. Em vez de recorrerem a vários materiais, os engenheiros poderão contar com um único sistema que modifica as suas propriedades em tempo real. Esta descoberta também abre novas perspetivas para o desenvolvimento de materiais quânticos. Os cientistas planeiam generalizar o método de síntese para encontrar mais compostos semelhantes.