Nanocristais produzidos quimicamente úmidos estão se tornando cada vez mais poderosos. Eles já são usados na iluminação de fundo da última geração de monitores de tela plana. No futuro, eles serão usados cada vez mais como elementos ativos, que produzem maior brilho de cor. Eles também são usados em outros campos de aplicação, por exemplo., para diagnóstico e tratamento médico. Agora, um grupo de pesquisa em torno do Dr. Christian Klinke, da Universidade de Hamburgo, conseguiu comprovar os efeitos de spin eletrônico em tais nanoplacas. Desta maneira, transistores e chips de computador mais econômicos e mais potentes com menor consumo de energia são concebíveis no futuro. Os materiais bidimensionais também são vantajosos, uma vez que podem ser produzidos de forma barata e em grande escala em um laboratório químico e, no entanto, são da mais alta qualidade, como mostrado agora.
O grupo em torno do Dr. Christian Klinke se concentra na síntese e caracterização de nanocristais semicondutores bidimensionais. As nanoplacas são ajustáveis em sua estrutura, mas também em suas propriedades ópticas e elétricas (por efeitos da mecânica quântica). Isso os torna interessantes para aplicação em células solares e circuitos de computador.
Em contraste com os dispositivos clássicos que funcionam com base no movimento do elétron, Os componentes spintrônicos funcionam com base na orientação do spin dos elétrons. Quando a luz passa por elementos ópticos especiais, pode se tornar circularmente polarizado, eu. e. a luz recebe um torque. Pela iluminação com luz polarizada circular, é possível alinhar cargas elétricas em relação ao seu spin (torque) em materiais semicondutores e convertê-las em corrente elétrica sem aplicar tensão. As investigações sobre a corrente gerada fornecem informações sobre as propriedades dependentes do spin do cristal.
Os pesquisadores agora conseguiram demonstrar o chamado efeito Rashba em nanoplacas de sulfeto de chumbo bidimensionais. É particularmente interessante uma vez que este efeito normalmente não é observado devido à alta simetria cristalina das nanoplacas. Somente pela influência de um campo elétrico efetivo a simetria é quebrada e uma corrente pode ser medida. Ao variar a espessura da camada das nanoplacas, o caráter da luz usada, e a intensidade dos campos elétricos, o efeito pode ser controlado. Isso permite que as condições sejam adaptadas especificamente para as aplicações alvo, que permite a manipulação externa do spin do elétron. As observações experimentais foram apoiadas com simulações da estrutura eletrônica dos materiais pelo grupo da Profa. Carmen Herrmann da Universidade de Hamburgo.
"As descobertas são particularmente valiosas, pois foi demonstrado pela primeira vez que os efeitos básicos do transporte de spin elétrico também são possíveis em nanomateriais gerados por química úmida, "diz Christian Klinke." Isso aumenta a esperança de que também outros fenômenos interessantes possam ser observados nesses materiais, o que contribuirá para melhorar nossa compreensão de suas propriedades. "Esses novos insights, que são descritos em detalhes no jornal Nature Communications , dar uma contribuição decisiva para o nosso conhecimento sobre as propriedades optoeletrônicas de nanoestruturas feitas sob medida. Eles servem como base para a investigação adicional de sistemas bidimensionais úteis e sua aplicação no campo das energias regenerativas, tecnologia da Informação, e catálise.
A nanotecnologia é uma tecnologia chave do século 21. Materiais com um tamanho de apenas alguns nanômetros (um milionésimo de milímetro) têm ótica particular, magnético, propriedades elétricas e fotoelétricas. Eles podem ser usados em diodos emissores de luz eficientes, células solares, novos sensores, fotodetectores, transistores flexíveis, e chips de computador eficientes, bem como nos campos biológicos e médicos. A compreensão das propriedades optoelétricas das nanoestruturas e seu controle preciso permite o uso em eletrônica de semicondutores na interface com sistemas ópticos e eletromagnéticos, o que pode levar a novos processadores de alto desempenho e economia de energia.
