Um estudo teórico realizado por uma colaboração de físicos da Universidade Federal do Ceará (UFC) e da Universidade de Antuérpia, na Bélgica, demonstrou a possibilidade de se observar em futuros experimentos o chamado zitterbewegung (movimento trêmulo) de quase partículas em bicamadas heterogêneas de dicalcogenetos de metais de transição (TMDCs).
Como explica o primeiro autor do estudo, o físico Ícaro Rodrigues Lavor, do Instituto Federal do Maranhão, a detecção experimental do fenômeno comprovaria a capacidade da quase partícula, conhecida como de éxciton de moiré, de se comportar como um férmion de Dirac sem massa, assim como acontece com os elétrons em camadas de grafeno.
Os éxcitons são quase partículas compostas da associação de um elétron com um “buraco”, uma vacância na estrutura eletrônica do material que se comporta na prática como um elétron de carga positiva. Como explica um dos autores do estudo, o físico da UFC Andrey Chaves, em sua apresentação no seminário FMC Online da SBF, os éxcitons entre camadas heterogêneas de TMDCs sobrepostas e inclinadas de um certo ângulo, de modo a produzir um certo padrão de moiré com suas estruturas atômicas, teria em certas regiões do material a mesma estrutura de bandas eletrônicas do grafeno.
O zitterbewegung, ou movimento trêmulo, é uma oscilação do pacote de onda gaussiano de um férmion de Dirac sem massa. O fenômeno foi descrito pela primeira vez em 1930, pelo físico austríaco Erwin Schrödinger, e observado pela primeira vez apenas em 2010, em um sistema de átomos frios.
No trabalho publicado em agosto na Physical Review Letters, Lavor e seus colegas mostraram que um ajuste do campo elétrico e da polarização da luz incidente na bicamada de TMDCs produziria deslocamentos de dezenas de ângstroms no centro do pacote de ondas dos excitons de moiré entre as camadas, junto com oscilações amortecidas com períodos longos de pico-segundo. Essas condições permitiriam portanto a observação do fenômeno do movimento trêmulo em futuros experimentos.
A pesquisa foi possível o com apoio financeiro da CAPES e do CNPq.
Artigo científico
Zitterbewegung of Moiré Excitons in Twisted MoS2/WSe2 Heterobilayers
I. R. Lavor, D. R. da Costa, L. Covaci, M. V. Miloševic, F. M. Peeters e A. Chaves
Phys. Rev. Lett. 127, 106801 – 31 de agosto de 2021
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