O Prêmio Nobel da Física de 2016 foi concedido nesta terça-feira aos pesquisadores britânicos David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz por suas descobertas teóricas sobre estados exóticos da matéria, que abrem caminho para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades incomuns.
O anúncio foi feito nesta terça-feira, 4, pela organização que concede o prêmio, o Instituto Karolinska, na Suécia. Metade do prêmio de 8 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 3 milhões) será concedido a Thouless e a outra metade a Haldane e Kosterlitz.

Thouless, nasceu na Inglaterra em 1934 e atua na Universidade de Washington (Estados Unidos). Haldane, também inglês, nasceu em 1951 e é pesquisador da Universidade de Princeton (Estados Unidos). Kosterlitz nasceu na Escócia em 1942 e trabalha na Universidade Brown (Estados Unidos).
De acordo com o comitê do Nobel, os cientistas laureados realizaram estudos sobre as chamadas “transições de fase topológica da matéria” que “abriram as portas para um mundo desconhecido onde a matéria pode assumir estados estranhos”.
As descobertas avançaram nosso conhecimento além dos já famosos – por óbvios que são em nosso cotidiano – estados da matéria. Todo mundo está familiarizado com sólido, líquido e gasoso, e como os diferentes materiais podem ir de um estado a outro por meio das chamadas transição de fase.

O início dos trabalhos

Em trabalhos iniciados na década de 1970, na área de física de matéria condensada, o trio usou matemática avançada para redefinir as propriedades possíveis de materiais sólidos, demonstrando que a supercondutividade – a capacidade dos elétrons de atravessar a matéria sem nenhuma resistência – é possível em superfícies extremamente finas.
A palavra-chave para a premiação foi “topologia”, conceito matemático que descreve propriedades que só podem mudar em uma escala de passos inteiros. Por exemplo: ao descrever a forma de uma rosquinha e um pretzel, podemos dizer que a primeira tem um buraco e o segundo tem três. E essa descrição é topológica – não há como imaginar uma forma que tenha dois buracos e meio.

Thouless conseguiu explicar um experimento realizado anteriormente com camadas eletricamente condutoras muito finas, nas quais a condutividade havia sido precisamente medida como passos independentes. Ele mostrou que esses passos têm natureza topológica.
Haldane descobriu como conceitos topológicos podem ser usados para entender propriedades de pequenas cadeias magnéticas encontradas em alguns materiais.

Graças aos trabalhos dos três britânicos, agora várias fases topológicas são conhecidas, não apenas em camadas finas e fios, mas também em materiais tridimensionais comuns. A pesquisa pode soar etérea, mas está na fronteira da tecnologia. Físicos hoje discutem as perspectivas para isolantes, supercondutores e metais topológicos, e suas propriedades devem ser úteis para a criação de futuros dispositivos eletrônicos e até mesmo para computadores quânticos, que usam as propriedades fundamentais da matéria para processar informações.