O material WSe₂ Revela Novos Segredos Quânticos — Entenda Como

Apresentado pelo professor:  Leonardo Cristiano Campos e pelo mestrando Lucas Liberal.

Essa pesquisa foca em entender emissões ópticas de um material chamado WSe₂ (disseleneto de tungstênio). Esse material é formado por uma camada ultrafina constituída por átomos de Tungstênio (W) e Selênio (Se), tipo uma folha quase 2D, que tem propriedades elétricas e ópticas muito especiais e diferentes dos materiais tradicionais. Os pesquisadores construíram estruturas conhecidas como nanopilares — pilares minúsculos que criam curvaturas no WSe₂ e intensificam a emissão óptica do material em uma pequenas regiões (quase pontuais). Essa curvatura também muda a forma como os spins dos elétrons e lacunas interagem com o campo magnético, fazendo com que emissões proibidas por regras de conservação de spin tornem se visíveis. O trabalho observou emissões, denominadas dubletos escuros, que foram investigadas e suas propriedades como polarizações de vale e polarizações lineares são descritas em detalhes no artigo científico (https://doi.org/10.1039/D5NR01181G).

Além disso, a energia dos dubletos escuros difere ligeiramente da energia das emissões permitidas, mostrando que fenômenos quânticos como interações de trocas influenciam fortemente emissões ópticas em estados localizados como os investigados nesse trabalho. Isso é muito importante porque ajuda a entender como manipular essas propriedades quânticas para desenvolver dispositivos optoeletrônicos. Por exemplo, essas descobertas podem ajudar a desenvolver fontes de luz que emitem um fóton por vez, usadas em computação quântica, criptografia e sensores ultra sensíveis. Saber controlar esses efeitos com curvaturas pode ser uma chave para tornar esses dispositivos mais práticos no futuro.

Esse estudo é fruto da dissertação de mestrado do estudante Lucas Liberal Fonseca, sob orientação do professor Leonardo Campos (UFMG). A pesquisa contou com as colaborações essenciais do grupo do professor Leandro Malard (UFMG), Márcio Daldin (UFSCar), e com o apoio técnico do Laboratório de Caracterização e Processamento de Nanomateriais da UFMG (LCPNano-UFMG). O projeto também utilizou cristais de hBN fornecidos pelos grupos dos professores K. Watanabe e T. Taniguchi (NIMS, Japão). Os autores agradecem explicitamente às agências de fomento CNPq, CAPES, FAPEMIG, FAPESP, à Rede 2D – FAPEMIG e ao INCT de Nanocarbono – CNPq/MCTI.

Autor: Kevin Juan