Pesquisadores da TU Wien descobriram um material onde os elétrons não agem mais como partículas distintas, mas ainda exibe propriedades topológicas consideradas dependentes desse comportamento. Essa descoberta no composto CeRu₄Sn₆ desafia suposições antigas na física quântica. Os achados sugerem que estados topológicos são mais universais do que se acreditava.
Físicos tradicionalmente descreveram elétrons como partículas minúsculas se movendo através de materiais, um modelo que sustenta explicações de correntes elétricas e conceitos avançados como estados topológicos da matéria. Esses estados, que renderam um Prêmio Nobel em 2016, eram assumidos como dependentes de elétrons com posições e velocidades bem definidas. No entanto, um estudo da TU Wien revela que essa imagem de partículas pode colapsar completamente enquanto características topológicas persistem. O material em questão, CeRu₄Sn₆ —um composto de cério, rutênio e estanho— foi examinado em temperaturas logo acima do zero absoluto. Lá, exibe comportamento crítico quântico, flutuando entre dois estados sem se fixar em um. «Perto do zero absoluto, ele exibe um tipo específico de comportamento crítico quântico», observa Diana Kirschbaum, autora principal do estudo. «O material flutua entre dois estados diferentes, como se não pudesse decidir qual adotar. Nesse regime flutuante, presume-se que a imagem de quasipartículas perca seu significado.» Apesar disso, experimentos detectaram um efeito Hall anômalo espontâneo no material, onde portadores de carga desviam sem campo magnético externo —uma marca de propriedades topológicas—. Esse efeito foi mais forte no meio das maiores flutuações e desapareceu quando suprimido por pressão ou campos magnéticos. «O efeito topológico é mais forte exatamente onde o material exibe as maiores flutuações», acrescenta Kirschbaum. «Quando essas flutuações são suprimidas por pressão ou campos magnéticos, as propriedades topológicas desaparecem.» A Prof. Silke Bühler-Paschen, do Instituto de Física do Estado Sólido da TU Wien, destaca a surpresa: «Foi uma grande surpresa. Mostra que os estados topológicos devem ser definidos em termos generalizados.» Colaboradores da Rice University, incluindo Lei Chen e Prof. Qimiao Si, desenvolveram um modelo teórico ligando criticidade quântica a uma fase de semimetal topológico emergente. A descoberta implica que o comportamento semelhante a partículas não é essencial para a topologia, que surge por distinções matemáticas mais abstratas. Abre novas avenidas para encontrar materiais topológicos em sistemas crítico-quânticos, potencialmente avançando armazenamento de dados quânticos e sensores. Os resultados aparecem em Nature Physics (2026).