p Um toque de ouro - ou outro metal nobre - pode mudar a estrutura de um cristal e suas propriedades intrínsecas, físicos da Universidade de Warwick fizeram uma demonstração em uma demonstração da alquimia moderna. p Cientistas da Universidade de Warwick descobriram uma maneira de induzir efeitos elétricos em cristais de que não eram capazes anteriormente, como a conversão de movimento ou calor em eletricidade, simplesmente adicionando um pedaço de metal à sua superfície.

p Seu método é detalhado em um novo artigo publicado hoje em Natureza e demonstra que os efeitos podem ser de uma magnitude maior do que os materiais volumosos convencionalmente estudados, tornando-o ideal para uso em tecnologias como sensores, conversão de energia e tecnologias móveis.

p A chave da técnica é quebrar a simetria da estrutura do cristal. Um cristal pode ser feito de vários átomos diferentes, mas o termo descreve uma estrutura ordenada de partículas que formam um padrão simétrico.

p Professor Marin Alexe, co-autor principal do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse:"Na física, esses materiais são bastante enfadonhos. Do ponto de vista da funcionalidade, simetria não é a melhor coisa que você deseja ter. Você deseja quebrar a simetria de forma que obtenha novos efeitos. "

p O cristal pode funcionar como um semicondutor, permitindo que uma corrente elétrica flua através dele. Ao adicionar um pequeno pedaço de metal à superfície do cristal, os cientistas criaram uma junção conhecida como junção Schottky. Isso induz um campo elétrico no semicondutor que excita a estrutura do semicondutor sob o metal, quebrando sua simetria e possibilitando novos efeitos que antes não eram possíveis.

p Esses efeitos que os pesquisadores observaram incluíram um efeito piezoelétrico, em que o movimento é convertido em energia elétrica ou vice-versa; e um efeito piroelétrico, onde o calor é convertido em energia elétrica. Essas propriedades são conhecidas como efeitos de interface e confinadas em uma região muito rasa do cristal, por baixo dos metais.

p Dr. Mingmin Yang, que conduziu o trabalho na Universidade de Warwick e, desde então, mudou-se para o instituto RIKEN no Japão, disse:"Geralmente, as propriedades desses cristais são determinadas por dois fatores:as propriedades intrínsecas dos elementos em que o cristal consiste, e como esses elementos são organizados para formar esse cristal, que chamamos de simetria.

p "Nossa pesquisa está demonstrando que a forma como esses elementos são organizados não é determinada apenas por sua própria natureza, eles também podem ser ajustados por influência externa. Uma vez que usamos essa influência para mudar seu arranjo, eles podem exibir propriedades que antes lhes eram proibidas. "

p Os pesquisadores usaram os metais nobres ouro e platina para criar sua junção devido à sua função de trabalho termodinâmica elevada, mas cobre, prata, ouro, irídio ou platina também seriam boas opções. Para os cristais, Titanato de estrôncio, Foram usados ​​dióxido de titânio e silício. Nenhum desses materiais normalmente mostra um efeito piezoelétrico ou piroelétrico.

p Uma vez que os materiais possuem o efeito piezoelétrico ou piroelétrico, eles podem produzir eletricidade quando experimentam força (no caso do efeito piezoelétrico) ou uma mudança de temperatura (no caso do efeito piroelétrico). Ao detectar qualquer eletricidade gerada nos materiais, os cientistas puderam confirmar a existência desses efeitos.

p Os efeitos observados dão à técnica grande potencial para uso em sensores, que requerem alta sensibilidade, ou em tecnologias que dependem de conversão de energia. Como um efeito piezoelétrico, os cristais podem coletar energia, ou funcionar como um atuador ou transdutor. Com o efeito piroelétrico, eles podem funcionar como um sensor ou em imagens infravermelhas.

p Além disso, a pequena escala em que esse efeito é visto e sua alta eficiência o tornariam ideal para uso em tecnologias móveis.

p No trabalho anterior da equipe, eles examinaram as maneiras de quebrar a simetria por meios mecânicos. Este trabalho analisou a possibilidade de quebrar a simetria usando um campo elétrico.

p O professor Alexe acrescentou:"Os materiais com simetria quebrada são ricos em funcionalidades. Para melhorar essas funcionalidades, você geralmente precisa ajustar a estrutura do material. Isso requer a implantação de uma química de estado sólido complicada seguida por investigações detalhadas.

p "Agora você tem um caminho completamente diferente para ajustar esses materiais e a capacidade de ajustar o efeito, algo que não fomos capazes de fazer antes. Isso abre o campo para muitas outras possibilidades com esses materiais e talvez não saibamos aonde nos levam. "