David J. Thouless, Duncan Haldane e J. Michael Kosterlitz pesquisam novos estados da matéria, que poderão ser usados para a computação quântica
O trabalho do trio britânico que recebeu o prêmio Nobel de Física nesta terça-feira lança as bases para a tecnologia do futuro, com dispositivos mais rápidos, eficazes e revolucionários, como a computação quântica. David J. Thouless, Duncan Haldane e J. Michael Kosterlitz, que trabalham em universidades americanas, ajudaram a decifrar o comportamento da matéria em novos estados físicos, conhecimento que deve ajudar na criação dos eletrônicos das próximas gerações.
“O trabalho desses pesquisadores faz parte da física da matéria condensada, hoje um campo fundamental para a nanotecnologia, o desenvolvimento de novos dispositivos, sensores, e para a computação quântica”, explica o físico Adalberto Fazzi, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Federal do ABC (UFABC), ao site de VEJA. “Suas pesquisas transformaram o modo como pensamos em novos materiais.”
Estados topológicos
Os cientistas foram premiados por “descobertas teóricas sobre transições de fase topológica e fases topológicas da matéria”, de acordo com o comunicado do comitê do Nobel. Em outras palavras, o que os pesquisadores fizeram foi aplicar um ramo da matemática conhecido como topologia para descobrir e caracterizar novos estados da matéria (os mais conhecidos são três: sólido, líquido e gasoso).
No início dos anos 1970, Thouless e Kosterlitz mostraram que a supercondutividade – ou a capacidade que certos materiais têm ao serem submetidos a temperaturas muito baixas em conduzir corrente elétrica sem resistência – poderia ocorrer em materiais finíssimos. Eles explicaram esse mecanismo e como ocorriam as transições entre as fases físicas. Os efeitos desse fenômeno são hoje conhecidos pelos especialistas como transição Kosterlitz-Thouless.
Na década seguinte, Thouless e Haldane ampliaram os estudos e, de maneira independente, descobriram que a topologia também poderia ser usada para a compreensão das propriedades de campos magnéticos intensos encontrados em alguns materiais a baixíssimas temperaturas. Esse conhecimento abriu espaço para novas pesquisas que, atualmente, demostram que essas “fases topológicas”, ou novos estados da matéria, podem acontecer não apenas em materiais muito finos, mas também em substâncias tridimensionais. Novas gerações de eletrônicos, que utilizam supercondutores ou materiais com superfluidez (que exibem esses novos estados físicos), são atualmente construídas com base no conhecimento lançado pelo trio britânico.
“Vários desenvolvimentos teóricos foram feitos a partir dos estudos desses cientistas e, atualmente, temos materiais experimentais construídos com esse conhecimento que nos levarão a tecnologias melhores e mais eficientes”, explica Fazzi.
Fazzi estuda os chamados “isolantes topológicos”, materiais derivados dos estudos premiados pelo Nobel, que, em linhas gerais, são isolantes, mas exibem superfície capaz de conduzir eletricidade. Dessa maneira, eles conseguem permitir a passagem de corrente elétrica sem a perda de energia (em forma de calor, por exemplo), propriedade importantes para a construção de futuros computadores e eletrônicos.