LED é feito com quasipartícula que é meio matéria e meio luz

Em duas inovações no campo da fotônica, pesquisadores fizeram a primeira demonstração bem-sucedida de um LED (diodo emissor de luz) baseado em quasipartículas que são meio matéria e meio luz.
A primeira inovação é a geração da luz feita por quasipartículas chamadas polaritons de exciton, que surgem através do acoplamento de fótons e excitons - por sua vez um acoplamento de elétrons e lacunas.
A segunda é o primeiro teste bem-sucedido de um emissor de luz acionado eletricamente usando semicondutores atomicamente finos - neste caso o dissulfeto de tungstênio (WS2) - incorporado em uma estrutura de captura de luz, conhecida como cavidade óptica.
Este é um marco importante no campo dos materiais 2D e, mais amplamente, dos LEDs, habilitando não apenas uma nova forma de construí-los e fazê-los funcionar, mas também de um novo patamar de miniaturização.
Embora esses LEDs já tenham sido fabricados antes em outros materiais a temperaturas criogênicas, este dispositivo construído agora opera em temperatura ambiente e foi fabricado usando a bem conhecida técnica baseada em fita adesiva, a mesma que os ganhadores do Nobel usaram para extrair o grafeno pela primeira vez.
"O fato de este componente ser fabricado com pilhas de materiais atomicamente finos e operar em temperatura ambiente o torna um primeiro passo importante para uma demonstração de dispositivos tecnologicamente relevantes. Uma aplicação potencial desses LEDs híbridos é a velocidade de operação - que pode ser traduzida para seu uso em sistemas de comunicação baseados em LED, incluindo LiFi," disse o professor Vinod Menon, da Faculdade Cidade de Nova York.
LiFi é uma tecnologia de rede óptica sem fio que usa LEDs para transmissão de dados - os benefícios do LiFi incluem velocidades mais altas do que o Wi-Fi, baseado em ondas de rádio.
E como a tecnologia está no limite da miniaturização, a equipe agora quer usar o mesmo princípio de funcionamento para criar emissores quânticos, ou emissores de fóton único, usados em tecnologias fotônicas e na computação quântica.

Essa imagem mostra uma bizarra partícula que é sua própria antipartícula

Uma equipe de físicos da Universidade de Illinois (EUA) e da Universidade de Hamburgo (Alemanha) fez uma imagem de uma quase-partícula chamada férmion de Majorana.
Uma quase-partícula é também a sua própria antipartícula. O férmion leva esse nome em homenagem ao físico italiano Ettore Majorana, o primeiro a propô-lo.
Essa não é a primeira vez que um férmion de Majorana é fotografado, mas o estudo representa um avanço para a física de partículas.
Ser capaz de visualizar bem essa quase-partícula deixa os cientistas mais próximos de poderem usá-las como qubits.
Partículas que agem como suas próprias antipartículas têm um grande potencial para serem usadas como qubits, os bits que são a unidade básica da computação quântica. Enquanto bits tradicionais representam 1 ou 0, qubits podem 1, 0 ou ambos ao mesmo tempo.
Essa “superposição quântica” não é exatamente fácil de se manter, mas os cientistas estão ficando melhores nisso.
É aqui que entra o férmion de Majorana. Essas quase-partículas possuem uma série de propriedades que a tornam excelentes candidatas para qubits.
Normalmente, uma partícula e sua antipartícula se aniquilam, mas não isso não acontece com férmions de Majorana superpostos. Além disso, os férmions são capazes de “se lembrar” de seus movimentos, o que os tornam bons para armazenar informações.
Para fazer uma boa imagem destes férmions, os pesquisadores começaram com um supercondutor de rênio, um material que conduz eletricidade com resistência zero quando resfriado a aproximadamente menos 267 graus Celsius.
Em seguida, depositaram camadas de átomos de ferro magnéticos para criar o que é chamado de supercondutor topológico, um supercondutor que possui um “nó topológico”, semelhante ao buraco de uma rosquinha.
A equipe previu que, quando elétrons fluíssem pelo supercondutor, os férmions de Majorana pareceriam unidimensionais nas bordas do ferro magnético, em volta do “buraco da rosquinha”.
Usando um microscópio de tunelamento com varredura, capaz de fazer imagens a níveis atômicos, isso seria visto como uma linha brilhante – o que de fato aconteceu.
“O próximo passo será descobrir como podemos aplicar engenharia quântica a esses qubits de férmions de Majorana em chips quânticos e manipulá-los para obter um aumento exponencial em nosso poder de computação”, explicou um dos autores do estudo, o físico Dirk Morr da Universidade de Illinois.

Créditos: Hypescience

Cientistas detectaram uma estranha partícula que não é uma partícula

O odderon é uma das partículas mais estranhas que conhecemos. Para começo de conversa, ele nem sequer é uma partícula: os físicos definem o odderon como uma quasipartícula, um tipo estranho de elemento que não é estável o suficiente para ser uma partícula. Pela primeira vez, odderons podem ter sido detectados, obra do Grande Colisor de Hádrons, o mais poderoso destruidor de átomos que temos na Terra, onde as partículas são compactadas perto da velocidade da luz num raio 27 quilômetros do anel do colisor, localizado perto de Genebra, na Suíça.
O que nós definimos como partículas são coisas geralmente muito estáveis: elétrons, prótons, quarks, neutrinos e assim por diante. É possível segurar um monte delas na mão – na verdade a nossa própria mão é feita delas. Elas não desaparecem no ar, então podemos assumir que essas partículas fundamentais existem e continuarão existindo a longo prazo. Há outras partículas que não duram muito, mas ainda assim podem ser chamadas de partículas. Apesar de suas vidas curtas, elas permanecem sendo partículas. Elas são livres, independentes e capazes de viver por conta própria, separadas de quaisquer interações – as marcas de uma partícula real.
Só então é que chegam as quasipartículas. Quasipartículas não são exatamente partículas, mas são alguma coisa. Elas surgem durante interações de partículas a velocidades super altas. Quando dois prótons colidem um com o outro quase à velocidade da luz, não é como duas bolas de bilhar chocando-se. É mais como duas águas-vivas balançando uma na outra, colocando suas entranhas de dentro para fora e tendo tudo rearranjado antes de voltarem a ser águas-vivas ao sair.
Nessa bagunça, às vezes aparecem padrões estranhos. Pequenas partículas entram e saem da existência em um piscar de olhos, apenas para serem seguidas por outra dessas partículas fugazes – e outra, e outra. Às vezes, esses flashes de partículas aparecem em uma sequência ou padrão particular. Às vezes, nem sequer há flashes de partículas, mas apenas vibrações na sopa da mistura da colisão – vibrações que sugerem a presença de uma partícula transitória.
É aqui que os físicos enfrentam um dilema matemático. Eles podem tentar descrever completamente toda a bagunça complicada que leva a esses padrões efervescentes, ou podem fingir – puramente por conveniência – que esses padrões são “partículas” em si mesmos, mas com propriedades estranhas, como massas negativas e spins que mudam com o tempo.
Os físicos escolheram essa última opção e, assim, definiram estes flashes ou vibrações, padrões breves e efervescentes ou ondulações de energia que aparecem no meio de uma colisão de partículas de alta energia, como quasipartículas. Essa decisão foi tomada porque daria muito trabalho descrever completamente essa situação matematicamente, portanto os físicos utilizam um atalho e fingem que esses padrões são partículas em si mesmos. Isso é feito apenas para tornar a matemática mais fácil de lidar. Então, as quasipartículas são tratadas como partículas, mesmo que definitivamente não sejam.
O Odderon é um tipo particular de quasipartícula previsto na década de 1970. Acredita-se que ele apareça quando um número ímpar de quarks – partículas pequeninas que são os blocos de construção da matéria – piscam e desaparecem brevemente durante as colisões de prótons e antiprótons. Se os odderons estiverem presentes neste cenário de esmagamento, haverá uma ligeira diferença nas seções transversais (jargão físico para a facilidade com que uma partícula atinge outra) de colisões entre partículas com elas mesmas e com suas antipartículas.
Se fizermos vários prótons colidirem, por exemplo, podemos calcular uma seção transversal para essa interação. Então, podemos repetir este exercício para colisões próton-antipróton. Em um mundo sem odderons, essas duas seções transversais deveriam ser idênticas. Mas os odderons mudam o cenário. Eles apareceriam mais favoravelmente nas colisões partícula-partícula do que nas antipartícula-antipartícula, o que modifica levemente as seções transversais.
O problema é que esta diferença está prevista para ser muito, muito pequena, então seriam necessários muitas colisões antes que uma detecção fosse feita. Para isso seria necessário um colisor de partículas gigantesco que esmagasse regularmente prótons e antiprótons juntos e fizesse isso com tanta energia e com tanta frequência que poderíamos obter estatísticas confiáveis. Para felicidade dos pesquisadores, o Grande Colisor de Hádrons é exatamente isso.
Em um artigo recente, publicado em 26 de março, a Colaboração TOTEM descobriu diferenças significativas entre as seções transversais de prótons chocando-se com outros prótons versus prótons chocando-se com antiprótons. A maneira mais lógica de explicar essa diferença é o odderon – pode haver outras explicações para esses dados, outras formas de partículas (ou não partículas) exóticas, mas os odderons, por mais estranhos que pareçam, parecem ser os melhores candidatos.

Créditos: Hypescience