O grafeno é uma forma extraordinária de carbono, feita de uma única camada de átomos fortemente ligados com apenas um átomo de espessura. Apesar de sua espessura, é extremamente estável e conduz eletricidade extremamente bem. Devido a essas qualidades, o grafeno é considerado um “material milagroso” e já está sendo explorado para telas eletrônicas flexíveis, sensores altamente sensíveis, baterias avançadas e células solares de próxima geração.
Um novo estudo liderado pela Universidade de Göttingen em colaboração com equipes de Braunschweig, Bremen e Freiburg mostra que o grafeno poderia ser ainda mais capaz. Pela primeira vez, os cientistas observaram diretamente o “efeito floquet” no grafeno. A descoberta resolve uma questão científica de longa data: a engenharia Floquet, uma técnica na qual os pulsos de luz modulam com precisão as propriedades de um material, também pode funcionar em materiais quânticos metálicos e semimetálicos, como o grafeno. Pesquisa mostra Física da Natureza.
Evidência direta do estado Floquet no grafeno
Para investigar esses efeitos, a equipe utilizou microscopia de impulso de femtosegundo, um método que permite aos pesquisadores capturar mudanças extremamente rápidas no comportamento eletrônico. Amostras de grafeno foram iluminadas com rajadas rápidas de luz e depois sondadas com pulsos retardados para acompanhar como os elétrons responderam em escalas de tempo muito curtas.
“Nossas medições demonstram claramente que o ‘efeito Floquet’ ocorre no espectro de emissão de luz do grafeno”, disse o Dr. Marco Marbold, da Universidade de Göttingen, primeiro autor do estudo. “Isso deixa claro que a engenharia de floculação realmente funciona nesses sistemas – e o potencial para esta descoberta é enorme.” Seus resultados mostram que a engenharia de floculação é eficaz em uma ampla gama de materiais. Isso aproxima os cientistas da capacidade de moldar materiais quânticos com propriedades específicas usando pulsos de laser em intervalos extremamente curtos.
Materiais quânticos controlados por luz para tecnologias futuras
Ser capaz de ajustar materiais com tanta precisão poderia estabelecer as bases para futuros eletrônicos, computadores e sensores altamente avançados. O professor Marcel Reutzel, que liderou o projeto em Göttingen com o professor Stefan Matthias, explicou:”Nossos resultados abrem novas maneiras de controlar estados eletrônicos em materiais quânticos com luz. Isso pode levar a tecnologias onde os elétrons são manipulados de maneira direcionada e controlada.”
Reutzel continuou: “O que é especialmente interessante é que nos permite investigar propriedades topológicas. Estas são propriedades especiais e muito estáveis que têm grande potencial para o desenvolvimento de computadores quânticos confiáveis ou novos sensores para o futuro.”
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) através do Centro de Pesquisa Colaborativa “Controle de Conversão de Energia em Escala Atômica” da Universidade de Göttingen.
