Neste verão, Yishu Wang recebeu uma impressionante bolsa de pesquisa de US$ 719.000 do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) para mergulhar no cativante mundo dos ímãs com propriedades mecânicas quânticas.
O magnetismo, que surge do comportamento dos elétrons em um material, é um fenômeno que cativa tanto cientistas quanto o público. Quando elétrons em um material se alinham e giram em uníssono, como é o caso em metais como o ferro, o material se torna magnético, com polos que possuem a intrigante capacidade de atrair ou repelir outros materiais magnéticos.
“Os ímãs que usamos hoje podem ser vistos como ordenações estáticas de elétrons, análogas ao padrão estático de pinceladas em uma pintura”, disse Wang, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais e do Departamento de Física e Astronomia. “No entanto, eu e outros pesquisadores estamos investigando ímãs correlacionados, que são definidos pela dinâmica vívida, coerente e emaranhada dos spins de seus elétrons. Esses ímãs não podem ser compreendidos a partir de padrões estáticos; eles são mais como filmes do que pinturas.”
Os elétrons em ímãs correlacionados exibem interações mecânicas quânticas que pavimentam o caminho para supercondutividade não convencional, emaranhamento quântico e uma série de outros recursos inovadores. Isso posiciona os ímãs correlacionados como fortes concorrentes para dispositivos de eficiência energética capazes de computação de alta velocidade e uma ampla gama de aplicações. Embora o espalhamento de nêutrons convencional tenha sido o método preferido para investigar materiais em escala atômica, ele fica aquém quando se trata de capturar o escopo completo das correlações spin-spin dos elétrons em novos ímãs sem ordenação estática.
Olhando para o futuro, o financiamento do DOE de Wang impulsionará o desenvolvimento de uma nova capacidade inovadora em espalhamento de nêutrons, que promete capturar completamente o comportamento dinâmico do spin em ímãs correlacionados ao longo do tempo.
Notavelmente, os dados preliminares usados em sua proposta de bolsa foram meticulosamente analisados por alunos de graduação em ciência da computação da UT, ressaltando a abordagem colaborativa e inovadora que impulsiona esse empolgante esforço de pesquisa.
“Trabalhar com alunos de graduação de diversas origens acadêmicas tem sido uma das minhas maiores alegrias desde que me tornei membro do corpo docente da UT”, Disse Wang. “Graças ao trabalho deles e a esse financiamento, seremos capazes de capturar os comportamentos dinâmicos de sistemas magnéticos correlacionados com uma perspectiva renovada, obtendo insights mais profundos sobre suas interações mecânicas quânticas subjacentes.”
Ao longo da bolsa, Wang colaborará com colegas da UT e da Neutron Science Division do Oak Ridge National Laboratory (ORNL) para avançar na síntese de materiais magnéticos correlacionados. Juntos, eles desenvolverão instrumentação de ponta, conduzirão experimentos perspicazes e analisarão dados experimentais com precisão.
Os instrumentos e métodos inovadores de Wang serão um recurso valioso para a Fonte de Nêutrons de Espalação (SNS) do ORNL, garantindo oportunidades para futuros estudos inovadores.
“Esta pesquisa é particularmente valiosa para a comunidade da ciência quântica”, Wang disse: “mas o desenvolvimento da dispersão de nêutrons com resolução temporal beneficiará uma série de comunidades científicas e ajudará a garantir o SNS como o principal centro de inovação do mundo para a ciência de nêutrons.”
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