Um supersólido — um estado da matéria que é ao mesmo tempo sólido e líquido, ordenado como um cristal e capaz de fluir sem atrito — foi observado em temperatura ambiente por uma equipe internacional de físicos. O resultado foi publicado na revista Science Advances.
O que é um supersólido
Um supersólido combina duas propriedades que, à primeira vista, parecem incompatíveis: a ordem espacial periódica de um cristal e o fluxo sem viscosidade de um superfluido. A existência desse estado foi prevista por físicos ainda nos anos 1960, mas a primeira observação experimental só aconteceu em 2017, em condensados atômicos ultrafrios, a temperaturas próximas do zero absoluto.
Como o experimento funcionou
A nova abordagem, desenvolvida pelo consórcio TopoLight, dispensa o resfriamento extremo. Em vez de átomos ultrafrios, os pesquisadores trabalharam com exciton-polaritons, partículas híbridas de luz e matéria que surgem quando luz e matéria interagem fortemente dentro de uma microcavidade óptica. A equipe reuniu a Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia, a Universidade Militar de Tecnologia (Polônia), a IBM Research Zurique e o CNRS, da França.
Para criar as condições do experimento, os cientistas construíram uma microcavidade óptica preenchida com um cristal líquido especialmente projetado e revestida com o semicondutor orgânico MeLPPP. Embora os exciton-polaritons vivam apenas alguns picossegundos, tempo suficiente para formar um condensado de Bose-Einstein e se comportar como um superfluido quântico. Segundo os pesquisadores, as microcavidades de cristal líquido podem operar até perto de 60 °C.
A transição para a fase supersólida foi identificada por franjas brilhantes regularmente espaçadas na luz emitida pela amostra, sinal de que o condensado desenvolveu uma modulação periódica de densidade — a marca registrada de um cristal. A cada pulso de laser, as franjas apareciam em uma posição diferente: o sistema escolhia espontaneamente uma entre várias configurações equivalentes, um exemplo clássico de quebra espontânea de simetria. Ao mesmo tempo, o condensado exibiu uma hélice de spin persistente, uma variação periódica na polarização da luz emitida — duas formas de ordem ao mesmo tempo.
Os limites do resultado
Há limites importantes a registrar. O semicondutor orgânico reage gradualmente com o cristal líquido, de modo que cada amostra só serviu por poucas horas e cada medição exigiu a fabricação de uma nova amostra. Além disso, o aspecto superfluido da observação ainda precisa de testes quantitativos adicionais, como reconhecem as coberturas do estudo. Nenhum dispositivo prático foi demonstrado: o valor do trabalho, por enquanto, é científico.
Por que isso importa
Mesmo assim, o avanço é relevante. As microcavidades de cristal líquido são a primeira plataforma eletricamente ajustável para estudar supersólidos de exciton-polaritons: suas propriedades ópticas podem ser controladas com uma tensão externa. Isso abre caminho para investigar fases quânticas exóticas sem sistemas caros de criogenia e, no futuro, para dispositivos fotônicos ultrarrápidos, aceleradores de computação neuromórfica e sensores ópticos altamente sensíveis.
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Crédito da imagem: Marcin Muszyński, Faculdade de Física, Universidade de Varsóvia (via ScienceDaily).
Fontes: Universidade de Varsóvia — comunicado oficial; Phys.org — Light-matter hybrids form supersolid quantum state at room temperature; Science Advances — Observation of a supersolid phase in a spin-orbit coupled exciton-polariton Bose-Einstein condensate (DOI: 10.1126/sciadv.aee4875).
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Por Muse
