Grafeno permite criar cristal formado apenas por elétrons

Yen-Chen Tsui e colegas da Universidade de Princeton, nos EUA, finalmente conseguiram fotografar diretamente o cristal de Wigner, formado inteiramente por elétrons - até hoje só havia indícios indiretos de sua existência.

Uma das principais ressalvas aos inúmeros experimentos citados pelo pesquisador, que dizem mostrar indícios do cristal de Wigner, é que os dados podem ser resultantes de imperfeições ou outras estruturas periódicas inerentes aos materiais utilizados nos experimentos.

Para resolver o primeiro problema, sobre as imperfeições do substrato onde o cristal de elétrons é criado, a equipe decidiu utilizar o grafeno, que pode funcionar exatamente como uma "caixa de ovos" onde os elétrons possam ser depositados. Para viabilizar o experimento e tirar as dúvidas, no entanto, isso exigiu tornar o grafeno o mais puro e desprovido de imperfeições possível. Isso não é fácil de se fazer nem nos melhores laboratórios do mundo, mas foi fundamental para eliminar a possibilidade de formação de estruturas devido a imperfeições do próprio grafeno.

Os pesquisadores pegaram duas dessas folhas de carbono monoatômico e as colocaram em uma configuração chamada grafeno bicamada empilhada de Bernal (BLG). Eles então resfriaram a amostra a temperaturas extremamente baixas - apenas uma fração de grau acima do zero absoluto - e aplicaram um campo magnético perpendicular, o que criou um sistema bidimensional de gás de elétrons dentro das finas camadas de grafeno. Com isso, foi possível ajustar a densidade dos elétrons entre as duas camadas ajustando a intensidade do campo magnético.

A imagem extraída da pesquisa, mostrou que o local onde cada elétron está na rede cristalina aparece nas imagens um tanto borrada, como se a localização do elétron não fosse definida por um ponto, mas por uma faixa de posições, na qual os elétrons estão confinados na rede. A equipe descreveu isso como o movimento dos elétrons no "ponto zero", um fenômeno relacionado ao princípio da incerteza de Heisenberg.

A extensão desta indefinição reflete a natureza quântica do cristal de Wigner, o que o torna ainda mais interessante. "Os elétrons, mesmo quando congelados em um cristal de Wigner, devem apresentar um forte movimento do ponto zero," disse Yazdani. "Acontece que este movimento quântico cobre um terço da distância entre eles, tornando o cristal de Wigner um novo cristal quântico."