Dois trabalhos em temas tão distintos como física dos materiais e transições de fase quânticas têm em comum contar com participação importante de pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, explorando efeitos potencialmente relevantes em aplicações inovadoras. Além disso, ambos foram publicados recentemente na “Nature Communications”.
O primeiro, que saiu em 16 de abril, explora o material que possivelmente desperta maior interesse atual: o grafeno. Cientistas encabeçados por Xiangfan Xu, da Universidade Nacional de Singapura, investigaram em arranjos experimentais, assim como em simulações, a condutividade térmica de uma monocamada de grafeno.
Composto por uma rede de átomos de carbono em arranjo hexagonal (duas dimensões) – com apenas um átomo de espessura , o grafeno tem propriedades mecânicas e eletrônicas extraordinárias. No trabalho, que conta com a participação de Luiz F. C. Pereira, da UFRN, os pesquisadores notaram uma diferença de comportamento importante entre materiais tridimensionais e o grafeno, em termos de suas propriedades térmicas.
O transporte ou absorção de calor por uma amostra é caracterizado por sua condutividade térmica. Em geral a condutividade térmica independe da geometria, sendo característica de cada material. O caso bidimensional era controverso até os experimentos do grupo: “A 300 K [27 graus Celsius], a condutividade térmica continua aumentando e permanece logaritmicamente divergente com o comprimento da amostra”, afirmam os cientistas.
Isso significa que uma amostra de grafeno pode absorver uma quantidade arbitrária de calor desde que tenha tamanho compatível. Essa propriedade será possivelmente explorada para controle do aquecimento de dispositivos na escala micro e nano: o calor gerado poderia ser absorvido por componentes de grafeno, resfriando os circuitos ativos.
O segundo trabalho, publicado na “Nature Communications” em 7 de maio, emparceirou Pasquale Sodano, da UFRN, com uma dupla da Inglaterra e um pesquisador sueco na investigação teórica de transições de fase quânticas (TFQ). Tais transições ocorrem à temperatura zero e são devidas às variações controladas de um campo ou de uma interação de acoplamento entre partes do sistema.
Como T=0K não é acessível em laboratório, busca-se através de modelos teóricos evidências que indiquem a proximidade de uma TFQ. O trabalho desta equipe propõe uma medida de gap, chamado gap de Schmidt, que desempenha o papel de um parâmetro de ordem para sistemas com impurezas quânticas. Este gap seria então um indicador da TFQ que ocorre a T=0K. O critério é validado em modelos envolvendo cadeias magnéticas unidimensionais acopladas através 2 impurezas Kondo, aplicando técnicas como leis de escala por tamanhos finitos.
O estudo tem consequências importantes para física de materiais com férmions pesados, sistemas com impurezas quânticas e em supercondutores não-convencionais.
Para ler o trabalho que teve participação de Luiz F. C. Pereira, clique aqui (para assinantes) ou aqui (acesso livre).
Para ler o trabalho que teve participação de Pasquale Sodano, clique aqui.