15 - Materiais Quânticos

Resumo:

Todos os materiais requerem uma descrição da mecânica quântica em seu nível microscópico para que suas propriedades físicas macroscópicas sejam detalhadas com precisão. Isso é necessário, por exemplo, para explicar como um composto conduz eletricidade ou calor. Contudo, nem todos os materiais são considerados materiais quânticos, pois, para isso, os efeitos quânticos devem se manifestar em suas propriedades termodinâmicas e eletrônicas em uma escala macroscópica. Em outras palavras, um material quântico é aquele que não pode ser bem descrito pela mecânica estatística clássica. Essas características exóticas podem estar relacionadas a flutuações quânticas, emaranhamento quântico, coerência quântica e à topologia das funções de onda da mecânica quântica. Assim, esses sistemas abrigam efeitos físicos excêntricos, com grande potencial tecnológico, incluindo compostos supercondutores, grafeno, materiais topológicos, líquidos quânticos de spin e gelos de spin, dentre outros. Esses sistemas formam um playground para uma nova física, já que, nesses materiais, os fenômenos físicos decorrem de propriedades coletivas que são inteiramente diferentes do comportamento de partículas livres. Desse modo, o estudo e a caracterização de materiais quânticos têm potencial para gerar grande desenvolvimento científico e aplicação para a sociedade, criando dispositivos energeticamente mais eficientes, rápidos e seguros. Este módulo visa estudar experimentalmente a síntese e caracterização das propriedades físicas de materiais quânticos por meio de técnicas de difração de raios X, susceptibilidade magnética, resistividade elétrica, entre outras.