p Plasmas - gases quentes que consistem em elétrons que se movem caoticamente, íons, átomos e moléculas - compreendem o interior das estrelas, mas os cientistas podem criá-los artificialmente usando equipamentos especiais de laboratório. Se um plasma entrar em contato com um sólido, como a parede do equipamento do laboratório, Sob certas circunstâncias, a parede muda fundamentalmente e permanentemente:átomos e moléculas do plasma podem ser depositados no material sólido, ou íons de plasma energéticos podem tirar átomos do sólido, e assim deformar ou mesmo destruir sua superfície. Uma equipe do Instituto de Física Teórica e Astrofísica da Universidade de Kiel (CAU) descobriu agora um novo efeito surpreendente no qual as propriedades eletrônicas do material sólido, como sua condutividade elétrica, pode ser alterado pelo impacto de íons de uma forma controlada, forma extremamente rápida e reversível. Seus resultados foram publicados recentemente em Cartas de revisão física . p Por mais de 50 anos, cientistas das áreas de física de plasma e ciência de materiais têm investigado os processos na interface entre plasmas e sólidos. Contudo, até recentemente, os processos que ocorrem dentro do sólido eram descritos apenas de maneira simplificada. Assim, previsões precisas não foram possíveis, e novas aplicações tecnológicas são geralmente encontradas por tentativa e erro.

p Os cientistas de Kiel também têm investigado a interface plasma-sólido por muitos anos, desenvolver novos diagnósticos experimentais, modelos teóricos e aplicações tecnológicas. Mas em seu estudo publicado recentemente, a equipe de pesquisa liderada pelo professor Michael Bonitz atingiu um novo nível de precisão de simulação. Eles examinaram os processos no sólido com alta resolução temporal e puderam observar em tempo real como os sólidos reagem quando são bombardeados com íons de plasma energéticos.

p Para descrever esses processos ultrarrápidos na escala de alguns femtossegundos, um quatrilionésimo de segundo, a equipe aplicou precisão de muitas partículas, métodos de simulação quântica pela primeira vez. "Descobriu-se que os íons podem excitar significativamente os elétrons no sólido. Como consequência, dois elétrons podem ocupar uma única posição de rede, e assim formar um chamado doublon, "explicou Bonitz. Este efeito ocorre em certas nanoestruturas, por exemplo, nas chamadas nanofitas de grafeno. Estas são tiras feitas de uma única camada de átomos de carbono, que têm aplicações possíveis em nanoeletrônica devido às suas propriedades mecânicas e elétricas únicas que incluem flexibilidade e condutividade extremamente altas. Através da produção controlada de tais dobrões, pode ser possível alterar as propriedades dessas nanofitas de maneira controlada.

p "Além disso, fomos capazes de prever que este efeito também pode ser observado em redes ópticas em gases ultra-frios, "disse Bonitz. Assim, os resultados dos cientistas de Kiel também são importantes, mesmo além dos limites do campo da interação plasma-sólido. Agora, os físicos procuram as condições ótimas sob as quais o efeito também possa ser verificado experimentalmente em plasmas criados em laboratório.