Quasipartícula sem massa em uma direção ganha massa em outra: descoberta surpreendente com férmions de semi-Dirac

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Por Ana Silva
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Quasipartícula com propriedades de massa dinâmica em movimento.

São PauloCientistas descobriram uma nova partícula chamada férmion semi-Dirac. Esta partícula se comporta como se não tivesse massa ao se mover em uma direção, mas aparenta ter massa em outra. Eles encontraram essa partícula em um cristal feito de um material semi-metálico chamado ZrSiS. Essa descoberta pode ajudar a melhorar tecnologias como baterias e sensores.

Férmions Semi-Dirac: Descoberta de Propriedades Únicas

Os férmions semi-Dirac foram previstos há mais de dez anos. Cientistas acreditavam que eles teriam características únicas de massa direcional. A observação foi feita através da técnica de espectroscopia magneto-óptica, que consiste em direcionar luz infravermelha sobre um material em um forte campo magnético e analisar a luz refletida.

Descoberta de férmions semi-Dirac em ZrSiS:

  • Sem massa ao se mover em linha reta.
  • Adquire massa ao se deslocar perpendicularmente.
  • Método de observação: Espectroscopia magneto-óptica.
  • Experimento realizado no Laboratório Nacional de Campos Magnéticos Altos.

ZrSiS é um material em camadas, semelhante ao grafite. Essa estrutura permite que ele seja dividido em camadas únicas. Se essas camadas forem separadas com sucesso, as propriedades dos férmions semi-Dirac podem ser utilizadas com precisão semelhante à do grafeno.

A descoberta indica um novo tipo de partícula e sugere que ainda há muitos detalhes desconhecidos. O uso e controle dos férmions semi-Dirac podem ter aplicações importantes, especialmente na ciência dos materiais. Embora essa descoberta seja significativa, ainda existem muitas questões não resolvidas sobre essas partículas que necessitam de mais pesquisa e investigação.

O estudo é publicado aqui:

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.14.041057

e sua citação oficial - incluindo autores e revista - é

Yinming Shao, Seongphill Moon, A. N. Rudenko, Jie Wang, Jonah Herzog-Arbeitman, Mykhaylo Ozerov, David Graf, Zhiyuan Sun, Raquel Queiroz, Seng Huat Lee, Yanglin Zhu, Zhiqiang Mao, M. I. Katsnelson, B. Andrei Bernevig, Dmitry Smirnov, Andrew J. Millis, D. N. Basov. Semi-Dirac Fermions in a Topological Metal. Physical Review X, 2024; 14 (4) DOI: 10.1103/PhysRevX.14.041057

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