Quanto mais fino o cristal de silício, o melhor. De fato, cristais mais finos fornecem maneiras melhores de manipular as trajetórias de íons de energia muito alta em aceleradores de partículas. Outras aplicações incluem análise de materiais, dopagem de semicondutores e transporte de feixes em aceleradores de grandes partículas. Tudo isso depende de nossa compreensão de como as partículas de alta energia com carga positiva se movem através dos cristais.

Este processo, chamado de canalização de íons, é o foco de um novo artigo de Mallikarjuna Motapothula e Mark Breese que trabalham na Universidade Nacional de Cingapura. Em um artigo publicado em EPJ B , os autores estudam como a periodicidade do cristal afeta o movimento de íons cuja energia pertence a uma faixa de 1 a 2 MeV, como eles são transmitidos através de cristais muito finos da ordem de algumas centenas de nanômetros, e como isso afeta sua distribuição angular.

A canalização em cristais ocorre quando a energia transversal dos íons incidentes é menor do que a energia potencial máxima associada a uma fileira de átomos ou plano de cristal. Os autores estudam as trajetórias de íons de alta energia, que passam por vários anéis radiais de cordas atômicas antes de sair do cristal fino. Cada anel pode enfocar, orientar ou espalhar os íons canalizados na direção transversal.

O que é tão interessante sobre este trabalho é que ele se baseia em um processo avançado de fabricação de cristais muito mais finos do que era possível anteriormente, atingindo 55 nanômetros. Esse, por sua vez, permite observar estruturas angulares muito mais sensíveis e finas na distribuição dos íons transmitidos.

Graças a esses materiais avançados, os autores descobriram que vários fenômenos previamente observados, mas mal compreendidos, relacionados à canalização de íons, podem agora ser explicados. Esses fenômenos estão relacionados ao fato de que os íons se aproximam dos núcleos do cristal dentro de uma certa faixa de distâncias e são espalhados em um ângulo grande o suficiente para interagirem com vários átomos adjacentes antes de sair do cristal fino com uma distribuição angular distinta.