Esquerda - Forma de nanoestruturas feitas de sulfeto de chumbo, computador reconstruído com base em uma série de imagens de microscopia eletrônica de transmissão. A faixa reta esquerda se comporta como um semicondutor e o nanofio em zigue-zague direito se comporta como um metal.Direito - Dispositivo elétrico que consiste em dois eletrodos de ouro em contato com um nanofio (em vermelho) em um chip de silício (em azul). Crédito:Hungria / Universidad de Cádiz, Ramin / DESY, Klinke / University of Rostock e Swansea University.
A estrutura do cristal na superfície dos materiais semicondutores pode fazer com que eles se comportem como metais e até mesmo como supercondutores, uma equipe de pesquisa conjunta de Swansea / Rostock mostrou. A descoberta abre potencialmente a porta para avanços como dispositivos eletrônicos mais eficientes em termos de energia.
Semicondutores são as partes ativas dos transistores, circuitos integrados, sensores, e LEDs. Esses materiais, principalmente baseado em silício, estão no centro da indústria eletrônica de hoje.
Usamos seus produtos quase continuamente, em aparelhos de TV modernos, em computadores, como elementos de iluminação, e, claro, como telefones celulares.
Metais, por outro lado, conectam os componentes eletrônicos ativos e são a estrutura dos dispositivos.
A equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Christian Klinke do departamento de química da Swansea University e da University of Rostock na Alemanha, analisou os cristais na superfície de materiais semicondutores.
Aplicando um método chamado síntese coloidal para nanofios de sulfeto de chumbo, a equipe mostrou que os átomos de chumbo e enxofre que constituem os cristais podem ser arranjados de maneiras diferentes. Crucialmente, eles viram que isso afetou as propriedades do material.
Na maioria das configurações, os dois tipos de átomos são misturados e toda a estrutura mostra um comportamento semicondutor conforme o esperado.
Contudo, a equipe descobriu que um determinado "corte" através do cristal, com as chamadas facetas {111} na superfície, que contém apenas átomos de chumbo, mostra caráter metálico.
Isso significa que os nanofios carregam correntes muito mais altas, o comportamento do transistor é suprimido, eles não respondem à iluminação, como os semicondutores fariam, e eles mostram dependência inversa da temperatura, típico para metais.
Dr. Mehdi Ramin, um dos pesquisadores da equipe Swansea / Rostock, disse:
"Depois que descobrimos que podemos sintetizar nanofios de sulfeto de chumbo com diferentes facetas, o que os faz parecer fios retos ou em zigue-zague, pensamos que isso deve ter consequências interessantes para suas propriedades eletrônicas.
Mas esses dois comportamentos foram uma grande surpresa para nós. Assim, começamos a investigar as consequências da forma com mais detalhes. "
A equipe então fez uma segunda descoberta:em baixas temperaturas, a pele das nanoestruturas se comporta até mesmo como um supercondutor. Isso significa que os elétrons são transportados através das estruturas com resistência significativamente menor.
Professor Christian Klinke da Swansea University e Rostock University, quem liderou a pesquisa, disse:
“Esse comportamento é surpreendente e certamente precisa ser estudado com muito mais detalhes.
Mas já dá novos e excitantes insights sobre como o mesmo material pode possuir diferentes propriedades físicas fundamentais, dependendo de sua estrutura e do que pode ser possível no futuro.
Uma aplicação potencial é o transporte de energia sem perdas, o que significa que nenhuma energia é desperdiçada.
Por meio da otimização e transferência do princípio para outros materiais, avanços significativos podem ser feitos, o que pode levar a novos dispositivos eletrônicos eficientes.
Os resultados apresentados no artigo são apenas um primeiro passo no que certamente será uma longa e frutífera jornada em direção a uma nova e emocionante química e física dos materiais. "
