Um efeito quântico famoso finalmente ganhou um método capaz de prever seu comportamento usando materiais reais em vez de modelos simplificados

O que você vai ver

•  O que é o efeito Kondo e como ele aparece em metais.
•  Qual era a limitação dos métodos usados até agora para prevê-lo.
•  Como o novo método consegue partir da estrutura real dos materiais.
•  Quanto mais preciso o novo método se mostrou nos testes.
•  Por que essa precisão interessa ao estudo de materiais mais complexos.

Pesquisadores do Caltech e da Universidade Yale desenvolveram o primeiro método capaz de calcular, a partir da estrutura real de um material, o comportamento do efeito Kondo, fenômeno quântico estudado há décadas que até então só podia ser previsto com modelos simplificados demais para representar materiais de laboratório.

O que é o efeito Kondo?

O efeito ocorre quando um átomo magnético, como ferro ou manganês, aparece como impureza dentro de um metal comum, como o cobre: abaixo de uma determinada temperatura, chamada temperatura de Kondo, a resistência elétrica do metal para de cair, atinge um mínimo e volta a subir à medida que a temperatura continua caindo, comportamento que intriga físicos desde que foi descrito pela primeira vez.

Qual era a limitação dos métodos anteriores?

Até agora, prever matematicamente o efeito Kondo dependia de modelos teóricos simplificados, que tratavam a impureza magnética e o metal ao redor de forma idealizada, sem levar em conta detalhes reais da estrutura atômica e eletrônica dos materiais usados de fato em experimentos de laboratório.

Como o novo método parte da estrutura real?

A equipe, liderada por Garnet Chan, com Linqing Peng e Tianyu Zhu como autores principais, adaptou ferramentas de química quântica usadas para modelar moléculas complexas, aplicando-as diretamente à estrutura atômica e eletrônica real dos materiais, em vez de recorrer aos modelos simplificados que a área vinha usando havia décadas.

Quanto mais preciso o método se mostrou?

Em testes com sete átomos diferentes de metais de transição imersos em cobre, os cálculos do novo método foram, para a maioria dos elementos estudados, até cem vezes mais precisos do que as previsões obtidas pelos modelos convencionais baseados em simplificações teóricas, resultado publicado na revista Science.

Por que essa precisão importa?

O efeito Kondo é considerado um marco de referência para testar teorias sobre sistemas quânticos de muitos corpos, e um método capaz de calculá-lo a partir de materiais reais abre caminho para simulações computacionais mais realistas de materiais ainda mais complexos, como supercondutores de alta temperatura e ímãs quânticos, o que pode ajudar a orientar a busca por novos materiais com propriedades desejadas.

Avanços que trocam modelos simplificados por cálculos baseados em materiais reais também aparecem na reportagem sobre o laser que fez dois elétrons do hélio quebrarem juntos um limite da física.

Mais detalhes sobre a pesquisa estão disponíveis na reportagem original do ScienceDaily.

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