Cientistas registraram um comportamento estranho de elétrons no material quântico pentatelureto de zircônio (ZrTe5). Em condições próximas ao zero absoluto e em campos magnéticos de até 60 teslas, o material demonstra oscilações quânticas que não desaparecem onde a teoria padrão exige.
As oscilações comuns da magnetorresistência são periódicas no inverso do campo e decaem além do limite quântico. Em ZrTe5, o padrão é diferente: as oscilações continuam além do esperado e não seguem a periodicidade habitual de 1/B.
Os experimentos foram realizados em temperaturas em torno de 0,7 kelvins. A equipe combinou medições de transporte elétrico em campos ultrafortes com cálculos teóricos detalhados.
A pesquisa foi liderada por especialistas da Universidade de São Paulo, no Brasil, juntamente com colegas do Laboratório Nacional de Los Alamos e da Universidade de Washington. Os resultados foram publicados na Nature Communications.
O professor Julio Larrea Jimenez, da USP, destaca que o trabalho amplia a compreensão do transporte de elétrons em fases exóticas da matéria. Isolantes topológicos, segundo ele, podem transportar não apenas carga, mas também o spin dos elétrons.
Em materiais próximos a transições de fase topológicas, os elétrons se comportam como quasipartículas semelhantes a férmions de Dirac relativísticos. A interação de seu spin com o campo magnético altera os níveis de energia de modo que os níveis de Landau "retornam" e cruzam novamente a energia relevante do sistema.
Essa observação indica uma origem topológica para o efeito, e não interações de muitos corpos comuns. O que está por trás dessa persistência das oscilações?
A descoberta ressalta o papel do spin nas propriedades de transporte de materiais topológicos e abre caminho para uma compreensão mais profunda das fases quânticas em condições extremas.
