Um único pulso de luz é suficiente para desencadear movimentos coordenados em materiais de camada atômica, um processo dinâmico impulsionado por explosões de energia ultrarrápidas que ocorre em apenas um trilionésimo de segundo. Equipes de pesquisa da Universidade Cornell e da Universidade de Stanford, utilizando difração eletrônica ultrarrápida, capturaram pela primeira vez o comportamento transitório de torção sincronizada dos átomos em materiais de padrão moiré sob iluminação. O estudo, publicado na revista Nature, abre novas perspectivas para o controle das propriedades quânticas de materiais bidimensionais.
A equipe utilizou o difratômetro eletrônico ultrarrápido desenvolvido internamente pela Universidade Cornell, em conjunto com o detector EMPAD, permitindo a observação em tempo real de materiais de camada atômica. Quando o pulso laser incide sobre a amostra, o equipamento emite imediatamente um feixe de elétrons de alta energia, registrando as trajetórias de deslocamento atômico por meio da técnica pump-probe. Os experimentos revelaram que os materiais de padrão moiré não possuem estrutura fixa; suas camadas atômicas se entrelaçam momentaneamente sob a luz, para depois liberar energia de forma semelhante a fitas enroladas retornando à posição original. Os átomos dentro de cada célula unitária exibem ainda um modo de vibração circular, desafiando completamente a percepção tradicional.
“Antes se pensava que a estrutura de materiais empilhados era fixa, mas nossos dados mostram que os átomos permanecem em movimento contínuo”, aponta Liu Fang, coautora correspondente do artigo. Essa descoberta foi possibilitada pelo uso inovador do detector EMPAD — originalmente projetado para imagens estáticas, adaptado para funcionar como uma câmera ultrassensível capaz de capturar dinâmicas atômicas. O sistema de hardware personalizado da equipe elevou a resolução de difração a novos patamares, permitindo reconstruir as trajetórias atômicas a partir de mapas complexos. O Dr. Cameron Duncan teve papel central na análise de dados, desenvolvendo modelos algorítmicos que forneceram suporte essencial para a interpretação dos sinais ultrarrápidos.
Atualmente, o laboratório da Professora Liu produziu novas amostras de padrão moiré e planeja testar a resposta de diferentes sistemas à luz ajustando a composição do material e os ângulos de torção. Este trabalho promete aprofundar a compreensão dos mecanismos de controle ativo de comportamentos quânticos, fornecendo base teórica para inovações tecnológicas em materiais supercondutores e computação quântica.
