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A dureza dos materiais é determinada pela força das ligações químicas formadas entre os elétrons dos átomos vizinhos. Por exemplo, as ligações do diamante são muito fortes, por isso é um dos materiais mais duros conhecidos. A ligação está enraizada nas leis da mecânica quântica, e os compostos complexos que são de maior interesse nas pesquisas de ponta hoje são conhecidos como “materiais quânticos”. Em muitos materiais quânticos, camadas de átomos fortemente ligados separam camadas nas quais a corrente pode fluir devido a um pequeno subconjunto de elétrons no material. Uma imagem intuitiva é que as camadas fortemente ligadas determinam a dureza, dando aos elétrons que transportam a corrente um fundo atômico rígido, chamado de rede, no qual podem fluir.
Os elétrons que fluem e a rede conhecem-se mutuamente e, se a rede mudar por algum motivo, haverá efeitos nos padrões de corrente. Se os elétrons que fluem interagem fortemente entre si, eles podem mudar espontaneamente os padrões de corrente, mas se isso acontecer, o efeito na rede é geralmente muito fraco. Na verdade, como a ligação da rede é geralmente tão forte, a rede é muitas vezes considerada como dominando os elétrons que transportam a corrente, e mesmo uma mudança muito fraca na rede é frequentemente proposta como sendo o impulsionador da mudança no padrão da corrente.
Num trabalho recentemente publicado, uma equipa do nosso Instituto descobriu uma prova clara de um caso em que uma pequena fracção dos electrões que transportam corrente pode dominar todos os outros e tornar a rede muito mais suave. Depois que o experimento foi realizado internamente, colaboramos com colegas da Alemanha, Japão, Coreia e Estados Unidos para compreender o resultado surpreendente. Um modelo explícito construído pelos grupos de Joerg Schmalian e Markus Garst do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe foi crucial para desvendar a história policial, assim como os resultados de experimentos complementares publicados em 2022. O trabalho oferece uma nova perspectiva sobre um problema de décadas, e será, esperamos, influente para pesquisas futuras.
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