Lennon e McCartney. Abbott e Costello. Manteiga de amendoim e geléia.

Pense na metade de qualquer dupla famosa, e a outra metade provavelmente vem à mente. Eles não apenas se complementam, mas juntos eles funcionam melhor.

O mesmo é verdade no crescente campo de materiais eletrônicos de óxido. Ostentando uma ampla gama de comportamentos, incluindo eletrônico, magnético e supercondutor, esses materiais multifuncionais estão prontos para expandir a maneira como pensamos sobre as funções dos dispositivos eletrônicos tradicionais à base de silício, como telefones celulares ou computadores.

Ainda até agora, um aspecto crítico está faltando - um que complemente a função dos elétrons na eletrônica de óxidos. E uma equipe liderada pelo cientista de materiais da Universidade de Wisconsin-Madison, Chang-Beom Eom, observou diretamente que falta a segunda metade da dupla necessária para mover os materiais eletrônicos de óxido para frente.

É chamado de gás de buraco bidimensional - uma contrapartida de algo conhecido como gás de elétron bidimensional. Por mais de uma década, pesquisadores reconheceram que a aparência de um gás de buraco era possível, mas não foi capaz de criá-lo experimentalmente.

Escrevendo hoje (5 de fevereiro, 2018) no jornal Materiais da Natureza , Eom e seus colaboradores forneceram evidências de um gás oco coexistindo com o gás elétron. Eles projetaram um material ultrafino, conhecida como estrutura de filme fino, especificamente para esta pesquisa.

"O gás de buraco 2D não foi possível principalmente porque cristais perfeitos o suficiente não podiam ser cultivados, "diz Eom, Theodore H. Geballe Professor e Harvey D. Spangler Distinguished Professor de ciência de materiais e engenharia. "Dentro, houve defeitos que mataram o gás de buraco. "

Eom é especialista mundial em crescimento de materiais, usando técnicas que permitem que ele construa meticulosamente, ou "crescer, "cada camada de um material com precisão atômica. Essa experiência, combinado com uma visão sobre a interação entre as camadas em sua estrutura, foi a chave na identificação do evasivo gás de buraco 2D.

"Conseguimos projetar a estrutura correta e fazer cristais quase perfeitos, tudo sem defeitos que degradam o gás do poço, " ele diz.

Também importante na identificação do gás natural foi a maneira quase simétrica com que Eom montou as várias camadas - algo como um sanduíche. Enquanto outros pesquisadores fizeram o material em uma estrutura de duas camadas, Eom projetou uma camada tripla. Ele alternou camadas de óxido de estrôncio e dióxido de titânio no fundo, em seguida, camadas de óxido de lantânio e óxido de alumínio, em seguida, adicionaram camadas adicionais de óxido de estrôncio e dióxido de titânio no topo.

Como resultado, o gás de buraco se forma na interface das camadas na parte superior, enquanto o gás de elétron se forma na interface das camadas do fundo - a primeira demonstração de um par complementar muito poderoso.

Assim como as pessoas há 50 anos provavelmente não imaginavam a comunicação por meio de dispositivos sem fio, o avanço estabelece uma plataforma que pode permitir novos conceitos-aplicações que hoje permanecem além de nossos sonhos.

"Não estamos apenas melhorando o desempenho dos dispositivos, "diz Eom." Então, não melhorando um telefone celular, por exemplo - mas imaginando um dispositivo inteiramente novo possibilitado por este avanço. Este é o início de um novo caminho emocionante. "