O que acontece quando vocêtenta criar um material esquivo e acaba descobrindo um fena´meno teoricamente impossí­vel no processo? Vocaª publica suas descobertas no Science Advances e continua com sua pesquisa.

A descoberta tem suas raa­zes na pesquisa de 140 anos realizada em Hopkins, diz Tyrel M. McQueen, professor dos departamentos de Quí­mica, Fa­sica e Astronomia da Escola Krieger, com uma nomeação conjunta no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Escola Whiting. O fa­sico de Hopkins, Edwin Hall, descobriu o agora conhecido efeito Hall, uma ferramenta para medir a força dos campos eletromagnanãticos. a‰ o mecanismo por trás de bilhaµes de sensores em todo o mundo em dispositivos que variam de carros a telefones e distribuidores de bebidas e ocorre quando uma corrente elanãtrica édesviada de seu caminho por um campo magnanãtico. Hall descreveu posteriormente o chamado efeito Hall ana´malo, que ocorre quando uma corrente elanãtrica édesviada de seu caminho na ausaªncia de uma força magnanãtica, porque o pra³prio material condutor émagnanãtico.

Um artigo das novas descobertas, publicado em 31 de julho, descreve a jornada que McQueen e seus colaboradores fizeram para descobrir outro membro da familia de efeitos Hall. Durante anos, os cientistas - incluindo muitos do Instituto de Qua¢ntica Qua¢ntica de Hopkins - tentam criar um tipo especa­fico de la­quido qua¢ntico de spin, uma fase da matéria que não ésãolida, la­quida nem gasosa, e que apresenta certas propriedades magnanãticas. Enquanto testavam um dos materiais que estavam fazendo o teste para esse papel - com o nome memora¡vel de KV 3 Sb 5 - McQueen e os outros notaram algo inútil em sua pesquisa, mas altamente incomum: esse material não era magnanãtico, mas produzia um poderoso Sala£o efeito. Eles apelidaram o fena´meno de efeito ana´malo e ana´malo de Hall.

No efeito Hall original, quando os elanãtrons dentro de um metal são dobrados para a frente, eles se voltam para a direita ou esquerda, explica McQueen. Com o KV 3 Sb 5 , ele e seus colaboradores descobriram que não apenas esse material não magnético também mostrava essa reação girata³ria, mas a mostrava em um grau muito maior.

"Isso abre a possibilidade bizarra de ter um material onde vocêtenta enviar elanãtrons para a frente, e eles realmente se dobram para o lado", diz McQueen. "a‰ o equivalente eletra´nico de um a¢ngulo reto". Eventualmente, o efeito pode ativar novos sensores e outros dispositivos.

Quando McQueen tenta explicar a descoberta para sua fama­lia, ele descreve KV 3 Sb 5 como um novo tipo de material eletra´nico. Ele e seus colaboradores teorizam que, quando transformaram o la­quido qua¢ntico de spin em um metal, suaspartículas "lembraram" sua forma original, permitindo que agissem magneticamente, embora nenhum magnetismo fosse detecta¡vel. "a‰ um tipo de efeito magnanãtico, embora seja um tipo de magnetismo não tradicional", diz ele.

McQueen, que reside no cruzamento de várias disciplinas de pesquisa, observa com orgulho que a descoberta éo resultado de dois estudantes de pós-graduação que se aventuram fora de seus pra³prios doma­nios. Jennifer Morey, PhD em 2018 e ex-membro do laboratório de McQueen, conheceu Brenden Ortiz, que estava estudando na Colorado School of Mines, em um programa de vera£o sobre crescimento e design de materiais. O engenheiro Ortiz disse ao qua­mico Morey sobre suas tentativas de produzir um material termoelanãtrico. Quando Morey aprendeu algumas das propriedades do material que Ortiz havia tentado usar, ela reconheceu que essa poderia ser a resposta a  busca que seu laboratório estava desenvolvendo para desenvolver esse la­quido qua¢ntico especa­fico. Ortiz enviou amostras de KV 3 Sb 5para Morey, que começou a medir e caracteriza¡-lo. McQueen compartilhou os resultados com Mazhar Ali, um colega do Instituto Max Plank de Fa­sica de Microestrutura em Halle, Alemanha, e uma equipe internacional formada para persuadir o la­quido qua¢ntico de spin desejado. Apa³s uma extensa criação de dispositivos e coleta de dados na MPI-Halle e seis meses de teleconferaªncias analisando seus dados, a equipe determinou que não haviam encontrado o que estavam procurando.

"Mas hámais alguma coisa nota¡vel?" McQueen diz que eles se perguntaram. "Oh sim, énota¡vel. Era maior do que imagina¡vamos."