Um grupo de cientistas europeus liderado por pesquisadores da TU Delft descobriu como as transições de fase se propagam através de materiais chamados níquelatos. A descoberta melhora nossa compreensão desses novos materiais, que pode ser potencialmente usado em eletrônicos futuros.

Quando ferver água, você provavelmente notou que as bolhas começam a aparecer nas bordas. As transições de fase sempre se originam onde as condições são mais favoráveis, em pontos chamados centros de nucleação. No caso da água, os centros de nucleação são as bordas do vaso. Como os centros de nucleação aparecem em nanoescala, Contudo, era desconhecido até agora.

Giordano Mattoni, candidato a doutorado na TU Delft, liderou uma colaboração de cientistas de cinco instituições europeias diferentes com o objetivo de obter uma compreensão fundamental de como as transições de fase se propagam em uma nova classe de materiais de estado sólido chamados níquelatos. No tipo específico de níquel que Mattoni e seus colegas pesquisaram, a transição de fase é dual. Quando a temperatura do material muda, as propriedades eletrônicas e magnéticas dos materiais mudam com ele.

O fato de a transição de fase ser dual neste material já era bem conhecido. Mas até agora, não estava claro como a transição ocorreu e quais fatores influenciaram o processo em nanoescala. Usando luz de raios-X precisamente ajustada como uma ferramenta de ampliação para sua microscopia, Mattoni e seus colegas puderam observar a transição do estado sólido do estado metálico para o isolante ocorrer em tempo real. Eles descobriram que quando o material é resfriado, nano-domínios isolantes começam a aparecer gradualmente, até que o material seja coberto com minúsculos, listras isolantes. "Sem essa microscopia de alta resolução, teria sido impossível ver esses domínios, "Mattoni diz.

Para sua pesquisa, Mattoni e colegas depositaram a película fina de níquelato em um substrato. A forma como o material fez a transição de metal para isolante, acontece que, foi amarrado ao formato da superfície do substrato, que neste caso parecia um terraço de arroz. Se a superfície tivesse orifícios quadrados, por exemplo, os domínios teriam a forma de quadrados. "E como podemos moldar a superfície do substrato, podemos influenciar a forma dos domínios isolantes, "diz Mattoni.

Outras pesquisas de Mattoni envolverão o uso de um laser para forçar o material a mudar de fase quase que instantaneamente. A ideia é ter nanoestruturas nas quais o magnetismo e a condutividade possam ser ligados e desligados quase que instantaneamente. Os potenciais eletrônicos do futuro poderiam, por exemplo, use estruturas de níquel como transistores ultrarrápidos controlados por luz. A longo prazo, essa descoberta pode até levar a aparelhos eletrônicos que imitam as redes neurais do cérebro humano.