Aplicando um forte campo magnético em amostras de telureto de chumbo (PbTe), uma equipe internacional, com a participação de pesquisadores brasileiros, observou um novo fenômeno envolvendo as vibrações coletivas dos átomos, os fônons. Os resultados foram publicados dia 15 de fevereiro, na Physical Review Letters.
Um dos coautores principais do estudo, o professor Felix Hernandez, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP), explica no vídeo que o telureto de chumbo (PbTe) é considerado um material muito importante para aplicações tecnológicas, especialmente devido às suas excepcionais propriedades termoelétricas, nas quais os fônons tem um papel crucial.
Os fônons são vibrações coletivas dos átomos da rede cristalina do material. Quando a oscilação dos átomos da rede acontece em sincronia, os fônons atuam transferindo calor pela rede, influenciando a condutividade térmica do telureto de chumbo. Mas esse não é o único modo de oscilação possível. Um feixe de luz laser com frequência da ordem de terahertz faz os íons de telúrio e chumbo do cristal oscilarem em direções opostas, gerando outro tipo de fônon, capaz de influenciar as propriedades ópticas do material.
Quando os pesquisadores aplicam um forte campo magnético nas amostras de PbTe, os íons ganham um movimento circular que, junto com a diferença de massa entre os íons de Pb e Te, produz fônons ópticos com um momento magnético e que serão circularmente polarizados. A componente circular do campo magnético externo girando em um sentido produz fônons ópticos circularmente polarizados girando no sentido contrário, um fenômeno conhecido como dicroísmo circular magnético.
Os experimentos foram realizados no laboratório do grupo do físico Junichiro Kono, da Universidade Rice, Estados Unidos, pelo pesquisador de pós-doutorado Andrey Baydin e por Felix Hernandez, da USP. Também participaram do estudo grupos teóricos dos Estados Unidos e do Japão, para construção do aparelho experimental, além de pesquisadores do Brasil, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), para a produção das amostras.
A pesquisa foi realizada com apoio financeiro do CNPq e da FAPESP.
Artigo científico
Magnetic Control of Soft Chiral Phonons in PbTe
Andrey Baydin, Felix G. G. Hernandez, Martin Rodriguez-Vega, Anderson K. Okazaki, Fuyang Tay, G. Timothy Noe, II, Ikufumi Katayama, Jun Takeda, Hiroyuki Nojiri, Paulo H. O. Rappl, Eduardo Abramof, Gregory A. Fiete e Junichiro Kono
Phys. Rev. Lett. 128, 075901 – 15 de fevereiro de 2022
ArXiv:2107.07616
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Igor Zolnerkevic
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