Imagine o quanto você poderia realizar se os circuitos do seu laptop e telefone celular funcionassem 10 vezes mais rápido, e sua bateria durou 10 vezes mais, do que agora.

Para entender a tecnologia de amanhã - e hoje - você tem que voltar às equações desenvolvidas pelos físicos na década de 1930. Um desses físicos foi Hermann Weyl, que em 1937 teorizou a existência de férmions de Weyl, partículas sem massa que podem transportar carga elétrica em altas velocidades. Ninguém jamais observou essas partículas isoladas, mas os férmions de Weyl foram encontrados em uma classe especial de materiais chamada semimetais de Weyl. Em 2015, uma equipe de pesquisa de Princeton descobriu que o arsenieto de tântalo é um semimetal de Weyl, e, desde então, equipes de todo o mundo estão estudando outros materiais para ver se eles exibem as propriedades previstas por Weyl.

Agora, uma equipe de engenheiros elétricos da Universidade de Delaware descobriu que novos materiais semimetálicos, ligas de germânio e estanho, têm propriedades como semimetais de Weyl. Isso não foi observado antes por nenhum outro grupo de pesquisa.

A equipe é liderada por James Kolodzey, Charles Black Evans Professor de Engenharia Elétrica e de Computação, quem estuda o fluxo da corrente elétrica através dos materiais.

"Historicamente, engenheiros elétricos tentaram categorizar os materiais de um ponto de vista eletrônico e óptico, "Kolodzey disse. Por exemplo, metais como cobre e alumínio conduzem bem a eletricidade por causa do movimento dos elétrons, as partículas subatômicas que carregam carga elétrica. "Em metais, elétrons são um pouco soltos e fluem facilmente, "disse Kolodzey. É por isso que o cobre é usado na fiação para levar eletricidade aos edifícios.

Semimetais conduzem eletricidade, também, apenas não tão eficientemente como os metais fazem. Contudo, a corrente pode se mover mais rápido através dos semimetais do que dos semicondutores - os materiais como o silício que são comumente usados ​​em chips de computador, celulares, e outros eletrônicos de consumo onipresentes.

"Os elétrons em um semimetal de Weyl são muito rápidos, 10 vezes mais rápido do que em um semicondutor convencional, portanto, esperamos que os possíveis circuitos Weyl tenham velocidades muito mais altas, " ele disse.

O grupo de Kolodzey mostrou que os materiais que estão estudando, telureto de molibdênio e ligas de germânio e estanho, agem como semimetais de Weyl. Por exemplo, eles respondem muito à luz que vibra em um padrão circular, uma propriedade dos semimetais de Weyl que podem ser particularmente úteis em aplicações ópticas e eletrônicas, de sensoriamento remoto a medicina e muito mais.

"Na Universidade de Delaware, estamos tentando usar a engenharia elétrica para fazer coisas com esses materiais, "disse Kolodzey." Queremos aplicativos e dispositivos práticos, de transistores a diodos e componentes de circuitos integrados. Em vez de usar semicondutores, queremos fazê-los com semimetais de Weyl. Ao contrário de todos os semimetais Weyl conhecidos, as ligas de germânio-estanho são compatíveis com os processos de fabricação de circuitos de silício. "

Esses dispositivos poderiam, em teoria, operar em altas velocidades, mas com baixos requisitos de energia. Mesmo em uso pesado, laptops e telefones celulares não superaqueceriam, e as baterias durariam muito mais do que agora.

Os materiais sob investigação pela equipe de Kolodzey também podem ser usados ​​para otimizar células solares, que convertem a energia da luz em eletricidade, e também para fazer detectores de luz infravermelha, para imagens térmicas.