Laser ultrafrágeis permitem nova forma de investigar geometria quântica dos elétrons. Pesquisadores da Universidade Friedrich Schiller Jena e da Universidade de Regensburg criaram um método para determinar, usando luz, uma propriedade quântica dos elétrons que era difícil de acessar.

A propriedade quântica em questão é conhecida como Berry curvature, que descreve certas propriedades geométricas dos estados quânticos dos elétrons. Os pesquisadores mediram essa propriedade em uma camada de tungstênio diseleneto, menos de um nanômetro de espessura.

A técnica envolve o uso de dois pulsos de laser ultrafrágeis. O primeiro altera os estados eletrônicos do material por uma fração de segundo, enquanto o segundo serve para detectar essa mudança através de luz de frequência dupla. A polarização dessa luz fornece informações sobre o Berry curvature.

O experimento ocorre em poucos centésimos de femtosegundo, um milionésimo de um bilionésimo de segundo. Se o direcionamento de rotação do primeiro pulso de luz for alterado, o sinal medido também inverte de sinal. Com base nos dados de medição, os pesquisadores determinaram o Berry curvature, que concordou com cálculos teóricos.

"Usando este método óptico, podemos investigar essas propriedades em escalas de tempo extremamente curtas", afirma Giancarlo Soavi, do Instituto de Física de Estado Solido e do Centro Abbe de Fotônica da Universidade de Jena. "Isso permitirá no futuro rastrear como a geometria quântica de um material muda durante processos muito rápidos".