Do Lógico ao Abstrato: A Ciência no Cotidiano
23 a 28 de outubro de 2017
Trabalho 7879
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Física |
| Setor | Departamento de Física |
| Bolsa | FUNARBIC/FUNARBE |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | FAPEMIG, FUNARBE |
| Primeiro autor | Vítor Monteiro Pereira |
| Orientador | JAKSON MIRANDA FONSECA |
| Título | Excitações topológicas em sistemas de matéria condensada. |
| Resumo | Excitações topológicas são excitações que surgem em um material como consequência da interação das muitas partículas que compõem esse material. Essas excitações são caracterizadas, principalmente, por sua robustez, no sentido de que é possível alterar, de maneira suave, algumas propriedades do material, como a forma do mesmo ou inserir algumas impurezas, sem destruí-las. Quando materiais exibem essas excitações, encontram-se no que é chamada de fase topológica, que são novos tipos de fases da matéria. O estudo dessas fases pode trazer avanços tecnológicos, por exemplo, na área de spintrônica e computação quântica, da mesma maneira que o estudo das fases eletrônicas da matéria, como imãs e semicondutores permitiram o desenvolvimento de dispositivos modernos, como computadores e smartphones. O primeiro estado topológico descoberto foi o estado Hall quântico, descoberto ao se estudar o efeito Hall a baixíssimas temperaturas. Nesse estado, as excitações são elétrons que viajam somente pela borda do material e não sofrem nenhum espalhamento, ou seja, o transporte de carga ocorre sem nenhuma dissipação. Outro estado topológico, derivado do estado Hall quântico é o estado spin Hall quântico que deu origem a materiais chamados de isolantes topológicos (IT's). Nesses materiais, os elétrons se comportam de maneira muito similar ao efeito Hall quântico, com a diferença de que os elétrons são separados por spin, aqueles com spin up, viajam em um sentido ao longo da borda do material e aqueles com spin down, no sentido oposto, de modo que o transporte efetivo de carga elétrica é nulo, mas existe, no entanto, uma corrente efetiva de spins. O efeito spin Hall quântico, diferentemente do Hall quântico não está limitado a duas dimensões, no caso de isolantes topológicos 3D, os elétrons estão, essencialmente, restritos a se moverem somente na superfície do material. Outra excitação topológica de interesse são os férmions de Majorana, partículas hipotéticas propostas há algum tempo pelo físico Ettore Majorana, no contexto da física de partículas. No contexto a física de matéria condensada, existem diversas propostas para a obtenção dessas partículas como excitações no sistema, ou seja, como quasipartículas. Essas excitações poderiam ser usadas, em teoria, para desenvolver computadores quânticos. As propostas de uso se baseiam na robustez resultante do fato dessas partículas aparecerem como excitações topológicas. Uma proposta para a obtenção experimental dessas excitações são as cadeias de Kitaev, que consistem em cadeias unidimensionais com sítios que podem estar vazios ou ocupados por um elétron. Sob determinadas condições, esse sistema pode passar de uma fase comum para uma fase topológica que apresenta férmions de Majorana. Outros sistemas onde acredita-se ser possível detectar essas excitações são junções entre supercondutores e isolantes topológicos 3D. Agradecemos à FUNARBE e à FAPEMIG pelo apoio financeiro. |
| Palavras-chave | Excitações topológicas, Isolantes topológicos, Férmions de Majorana |
| Forma de apresentação..... | Painel |