Conceito de quase-partícula previsto por físico soviético é observado pela 1ª vez

Observado com ajuda de um poderoso laser, o chamado polaron moveu-se por uma estrutura cristalina parecida com as dos painéis fotovoltaicos e seu tamanho cresceu até 50 vezes.

As distorções fugazes que foram produzidas na rede atômica de um cristal como resposta ao movimento de elétrons por este material correspondem a um fenômeno que há tempos era apenas uma hipótese.

Em 1993, o físico soviético Lev Landau propôs o conceito "polaron" para se tratar desta realidade invisível, que desde então foi considerada uma quase-partícula. Porém, no final de 2020, físicos puderam observar pela primeira vez a formação e evolução dos polarons.

A observação é um fato importante para a ciência, já que estas distorções nos cristais de titânio de cálcio, chamadas perovskita, são precisamente o que explica o funcionamento das células fotoelétricas ou solares fabricadas com este composto.

As mudanças produzidas na rede cristalina são de curta duração, durando apenas bilionésimos de segundo, porém fornecem uma eficiência recorde à tecnologia fotovoltaica, e agora, é possível observá-las sem a necessidade de um potente laser.

Pesquisadores do Centro de Aceleração Linear de Stanford contaram com a ajuda de um laser de raios X de elétrons livres para observar a parte interna dos microcristais de perovskita. Isto permitiu capturar seus movimentos a nanoescala, bem como determinar que forma adotam os polarons e seguir sua evolução.

"Quando carrega o material, ao aquecê-lo com a luz, como acontece em uma célula solar, os elétrons são liberados e começam a se mover pelo material", explicou Burak Guzelturk, cientista do laboratório do Departamento de Energia dos EUA.

"Os atos são vistos encobertos por uma espécie de bolha de distorção local, o polaron, que os acompanha", ressaltou.

Segundo ele, estas bolhas poderiam evitar a dispersão dos elétrons por defeitos no material, contribuindo para um movimento mais eficaz.

Durante sua curta vida, o tamanho do polaron aumenta 50 vezes e empurra aproximadamente dez camadas de átomos para fora.