p Embora as Olimpíadas de verão tenham sido adiadas, há pelo menos um lugar para ver os obstáculos ágeis buscarem o ouro. p Você só precisa encontrar uma maneira de visualizar esses jogos de elétrons.

p Usando um novo sistema de detecção óptica, pesquisadores da Rice University descobriram que a eletricidade gerada por diferenças de temperatura não parece ser afetada de forma mensurável pelos limites de grãos colocados em seu caminho em fios de ouro em nanoescala, enquanto a tensão e outros defeitos no material podem alterar essa resposta "termoelétrica".

p O fenômeno pode permitir a detecção de defeitos cristalinos em materiais condutores que são difíceis de detectar e caracterizar até mesmo com os métodos microscópicos mais avançados.

p O resultado foi uma surpresa para os pesquisadores liderados pelo físico de Rice Doug Natelson e a aluna de doutorado Charlotte Evans, agora um cientista da equipe do Sandia National Laboratories, que perseguiu a explicação depois de ver medições que eles não podiam explicar alguns anos atrás.

p "Muitas vezes, as pessoas pensam no efeito termoelétrico quando estão construindo painéis solares ou gerando energia disso ou daquilo, "Evans disse." Em vez disso, argumentamos que o efeito termoelétrico é uma ferramenta de diagnóstico realmente interessante. "

p O estudo aparece no Proceedings of the National Academy of Sciences .

p Os limites dos grãos são os planos nos materiais onde os cristais desalinhados se encontram, forçando os átomos ao longo da borda a se ajustarem à medida que se ligam a seus vizinhos. As medições em nanofios de ouro bicristalinos produzidos pelo grupo do engenheiro elétrico da Universidade de Stanford e co-autor Jonathan Fan não mostraram nenhum efeito detectável nas tensões termoelétricas no contorno do grão - os elétrons no metal simplesmente ignoraram o contorno do grão único.

p As diferenças de temperatura nos condutores criam termoeletricidade por meio do efeito Seebeck, um tipo de efeito termoelétrico. Esse efeito é comumente usado para medir diferenças de temperatura e para controlar termostatos. O laboratório de Natelson desencadeou o efeito Seebeck aquecendo uma parte dos fios de Fan com um laser rigidamente controlado, levando os elétrons a se moverem do local quente para as regiões mais frias, e produziu uma voltagem a ser medida. Nenhuma mudança mensurável na voltagem foi observada quando o laser foi movido através da fronteira do grão nos bi-cristais.

p Quando o laser foi movido por partes dos mesmos fios que estavam deformados, com distorções na estrutura cristalina ao longo do fio, mudanças na voltagem tornaram-se aparentes, Natelson disse. O recozimento dos dispositivos distorcidos curou parcialmente os defeitos, resultando em mudanças claras na corrente termoelétrica.

p "Há uma comunidade de pessoas que brincam com a melhoria da resposta termoelétrica, "Natelson disse." Eles precisam estar cientes de que questões estruturais, como distorções muito pequenas na rede, têm efeitos que não são necessariamente pequenos. As pessoas tendem a ignorar esses pequenos problemas estruturais, mas sempre que você estiver fazendo dispositivos de filme fino, há estresse e tensão acumulados no material, apenas por causa da maneira como é feito. "

p Evans disse que os cristais em nanoescala são frequentemente caracterizados por difração de elétron retroespalhado (EBSD), um processo caro e demorado. "O benefício do nosso processo é a sua simplicidade, "disse ela." Usamos um grande tamanho de ponto de um laser, dois mícrons, que é muito maior do que o tamanho de um feixe eletrônico, e podemos detectar variações usando apenas uma técnica de bloqueio, um laser de varredura e um amplificador de voltagem.

p "Se você olhar para os dados simples do EBSD, parece que você tem um cristal puro, "ela disse." E só depois de pós-processar os dados e observar como cada pixel varia do próximo é que você verá pequenas distorções ao longo do fio. É complicado de detectar. É por isso que é tão notável que pudéssemos detectar essas pequenas variações com um laser. "

p "Então, se você quiser fazer algo inteligente e explorar a resposta termoelétrica, você precisa entender os dispositivos que você está fazendo com o padrão, métodos de fabricação de cima para baixo, "Natelson disse." O estresse e deformação e o que parecia ser pequenas imperfeições estruturais podem ter uma influência facilmente detectável. "