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  • Os físicos descobrem uma nova maneira de empurrar os elétrons ao redor
    p Crédito:Christine Daniloff / MIT

    p Ao mover através de um material condutor em um campo elétrico, os elétrons tendem a seguir o caminho de menor resistência - que segue na direção desse campo. p Mas agora os físicos do MIT e da Universidade de Manchester descobriram um comportamento inesperadamente diferente sob condições muito especializadas - que pode levar a novos tipos de transistores e circuitos eletrônicos que podem se mostrar altamente eficientes em termos de energia.

    p Eles descobriram que quando uma folha de grafeno - uma matriz bidimensional de carbono puro - é colocada sobre outro material bidimensional, elétrons, em vez disso, movem-se para os lados, perpendicular ao campo elétrico. Isso acontece mesmo sem a influência de um campo magnético - a única outra forma conhecida de induzir esse fluxo lateral.

    p O que mais, dois fluxos separados de elétrons fluiriam em direções opostas, ambos transversalmente ao campo, cancelando a carga elétrica um do outro para produzir um "neutro, corrente sem carga, "explica Leonid Levitov, um professor de física do MIT e um autor sênior de um artigo que descreve essas descobertas nesta semana no jornal Ciência .

    p O ângulo exato desta corrente em relação ao campo elétrico pode ser controlado com precisão, Levitov diz. Ele o compara a um veleiro navegando perpendicularmente ao vento, seu ângulo de movimento é controlado ajustando a posição da vela.

    p Levitov e o co-autor Andre Geim, em Manchester, dizem que esse fluxo pode ser alterado aplicando-se uma tensão de minuto no portão, permitindo que o material funcione como um transistor. Correntes nesses materiais, sendo neutro, pode não desperdiçar muita energia como calor, como ocorre em semicondutores convencionais - potencialmente tornando os novos materiais uma base mais eficiente para chips de computador.

    p "É amplamente aceito que novo, abordagens não convencionais para o processamento de informações são fundamentais para o futuro do hardware, "Levitov diz." Essa crença tem sido a força motriz por trás de uma série de desenvolvimentos recentes importantes, em particular a spintrônica "- na qual o spin dos elétrons, não sua carga elétrica, carrega informações.

    p Os pesquisadores do MIT e Manchester demonstraram um transistor simples baseado no novo material, Levitov diz.

    p "É um efeito fascinante, e atinge um ponto muito delicado em nossa compreensão do complexo, os chamados materiais topológicos, "Diz Geim." É muito raro encontrar um fenômeno que faça a ponte entre a ciência dos materiais, física de partículas, relatividade, e topologia. "

    p Em seus experimentos, Levitov, Geim, e seus colegas cobriram o grafeno em uma camada de nitreto de boro - um material bidimensional que forma uma estrutura de rede hexagonal, como o grafeno faz. Juntos, os dois materiais formam uma superrede que se comporta como um semicondutor.

    p Esta superrede faz com que os elétrons adquiram uma torção inesperada - que Levitov descreve como "uma vorticidade embutida" - que muda sua direção de movimento, tanto quanto o giro de uma bola pode curvar sua trajetória.

    p Os elétrons no grafeno se comportam como partículas relativísticas sem massa. O efeito observado, Contudo, não tem um análogo conhecido na física de partículas, e amplia nossa compreensão de como o universo funciona, dizem os pesquisadores.

    p Se esse efeito pode ou não ser aproveitado para reduzir a energia usada por chips de computador permanece uma questão em aberto, Levitov admite. Esta é uma descoberta inicial, e embora haja claramente uma oportunidade de reduzir a perda de energia para aquecimento local, outras partes de tal sistema podem contrabalançar esses ganhos. "Esta é uma questão fascinante que ainda precisa ser resolvida, "Levitov diz.

    p Francisco Guiné, professor pesquisador do Instituto de Ciência de Materiales de Madrid da Espanha, que não estava conectado com esta pesquisa, chama a abordagem feita por esta equipe de "nova e imaginativa. ... A caracterização dessas correntes no grafeno é um avanço muito importante na compreensão de materiais bidimensionais."

    p O trabalho tem grande potencial, Guiné acrescenta, porque "materiais bidimensionais com propriedades topológicas especiais são a base de novas tecnologias para a manipulação de informações quânticas." p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.




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