Um físico russo e seus colegas internacionais estudaram um ponto de contato quântico (QCP) entre dois condutores com campos oscilantes externos aplicados ao contato. Eles descobriram que, para alguns tipos de contatos, um aumento na frequência de oscilação acima de um valor crítico reduziu a corrente a zero - um mecanismo promissor que pode ajudar a criar componentes nanoeletrônicos. Esta pesquisa apoiada pela Russian Science Foundation (RSF) foi publicada no Revisão Física B Diário.

Uma tendência persistente na eletrônica moderna, A miniaturização estimulou a demanda por novos dispositivos de tamanho nano que apresentam desempenho avançado e alavancam efeitos quânticos com elétrons se comportando como partículas e ondas ao mesmo tempo. De particular importância é o controle preciso do transporte de carga por meio de campos elétricos e magnéticos externos. Isso pode ser alcançado em um minúsculo QPC comparável em tamanho a um átomo (vários angstroms) e com apenas alguns comprimentos de onda de elétrons se encaixando. Esses contatos podem ser obtidos experimentalmente conectando dois eletrodos massivos com uma camada de gás de elétron bidimensional, ou seja, gás com partículas que se movem livremente em apenas duas direções, e então aplicando voltagem às placas. Quanto maior a voltagem, quanto maior a área proibida para os elétrons e mais estreito o contato.

Os autores fizeram pesquisa teórica sobre dois condutores conectados por um QPC sujeito a campos oscilantes externos. Os portadores de carga nos condutores foram considerados como tendo diferentes concentrações iniciais. Em baixas frequências de oscilação, a corrente no contato tende a equalizar as concentrações. Contudo, os cientistas descobriram que, para um certo tipo de contato, a corrente cai para zero e as concentrações nunca são iguais nas frequências acima do valor crítico. Isso fornece evidências contundentes de uma transição de fase de não equilíbrio - um fenômeno dinâmico que explica a diferença fundamental entre as propriedades do sistema abaixo e acima do valor crítico de um parâmetro externo, nesse caso, frequência de oscilação.

"Este efeito impressionante é melhor ilustrado por um exemplo simples. Imagine dois recipientes cheios de água e seus fundos conectados por um tubo. Se os níveis da água forem diferentes, a água continuará fluindo de um vaso para o outro até que seus níveis sejam os mesmos em ambos os vasos. Agora imagine que balançamos o tubo com uma frequência acima de algum valor crítico. A água irá parar de fluir e nunca se equilibrará no mesmo nível. Claro, isso não acontece com a água na vida real, mas acontece com os elétrons fluindo através de um contato quântico "agitado" por campos elétricos e magnéticos externos, "explica Oleg Lychkovskiy, um Ph.D. em física e matemática e um cientista pesquisador sênior no Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo (Skoltech), Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (MIPT) e V.A. Steklov Mathematical Institute of RAS.

Esta pesquisa pode abrir caminho para novos dispositivos eletrônicos em escala nanométrica com uma ampla gama de aplicações potenciais. Dispositivos eletrônicos e sistemas baseados em efeitos quânticos são uma avenida promissora de pesquisa, considerando que o mercado russo de nanoeletrônica e fotônica pode subir para 20 bilhões de rublos em 2027.