Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin relataram, em 30 de janeiro de 2026, que os polarons — quase-partículas formadas pela interação entre elétrons e vibrações de rede em sólidos cristalinos — exibem padrões estáveis de distorção atômica protegidos por simetria. O trabalho foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) sob o título “Symmetry-protected topological polarons”.
A equipe liderada por Feliciano Giustino, diretor do Center for Quantum Materials Engineering, mostrou que esses padrões assumem formas em redemoinho, semelhantes a vórtices, e conferem aos polarons uma identidade topológica definida. Até então, acreditava-se que essas quase-partículas fossem descritas apenas pelo grau de confinamento do elétron e pela extensão de sua função de onda.
Além de Giustino, assinam o estudo Kaifa Luo, estudante de pós-graduação no Oden Institute, e Jon Lafuente-Bartolome, atualmente professor na Universidade do País Basco, na Espanha. Os pesquisadores constataram que as distorções topológicas aparecem em uma ampla gama de sólidos cristalinos, não apenas em perovskitas haleto, onde fenômenos semelhantes haviam sido apontados em trabalhos anteriores do grupo.
Supercomputação foi decisiva
Para capturar polarons que podem se estender por regiões com centenas de milhares de átomos, o grupo recorreu a sistemas de alto desempenho do National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) e do Texas Advanced Computing Center (TACC). O software EPW, adaptado para GPUs, permitiu varrer diversos materiais e confirmar regras gerais que ligam a simetria cristalina ao tipo de distorção gerada.
O projeto recebeu financiamento do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) por meio do programa Computational Materials Science. Visualizações tridimensionais ajudaram a distinguir efeitos físicos reais de artefatos numéricos, tornando evidentes as torções helicoidais em torno dos elétrons.
Imagem: Internet
Próximos passos
Segundo Kaifa Luo, o grupo pretende colaborar com experimentalistas para buscar assinaturas das distorções previstas em materiais reais, utilizando técnicas de medição viáveis em laboratório. A robustez topológica dos polarons, ressaltam os autores, pode influenciar o transporte de carga e energia em dispositivos como células solares, LEDs e componentes eletrônicos.
Com informações de Nanowerk
