Metamateriais são materiais artificiais projetados para terem propriedades não encontradas na natureza. Uma das aplicações potenciais mais interessantes dos metamateriais é a capacidade de controlar a massa efetiva dos elétrons. Isso poderia levar a uma nova geração de dispositivos eletrônicos mais rápidos, mais eficientes e mais potentes.

Num novo estudo, investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, mostraram uma forma de reduzir a massa efectiva dos electrões num metamaterial para quase zero. Isso foi feito criando um metamaterial com um conjunto periódico de minúsculas hastes metálicas. As hastes são dispostas de tal forma que criam um forte campo elétrico que empurra os elétrons do metamaterial uns em direção aos outros. Essa interação entre os elétrons e o campo elétrico reduz sua massa efetiva.

Os pesquisadores acreditam que suas descobertas podem levar a uma nova classe de dispositivos eletrônicos baseados no controle da massa efetiva dos elétrons. Esses dispositivos podem ser usados ​​para uma variedade de aplicações, como transistores de alta velocidade, lasers de baixa potência e sensores ultrassensíveis.

O estudo foi publicado na revista Nature Materials.

Como funciona?

Os pesquisadores criaram um metamaterial com um conjunto periódico de minúsculas hastes metálicas. As hastes são dispostas de tal forma que criam um forte campo elétrico que empurra os elétrons do metamaterial uns em direção aos outros. Essa interação entre os elétrons e o campo elétrico reduz sua massa efetiva.

A massa efetiva de um elétron é uma medida de quão difícil é para o elétron se mover. Quanto menor a massa efetiva, mais fácil será para o elétron se mover. No metamaterial criado pelos pesquisadores, a massa efetiva dos elétrons foi reduzida a quase zero. Isso significa que os elétrons podem se mover facilmente através do metamaterial.

Quais são as aplicações potenciais?

Os pesquisadores acreditam que suas descobertas podem levar a uma nova classe de dispositivos eletrônicos baseados no controle da massa efetiva dos elétrons. Esses dispositivos podem ser usados ​​para uma variedade de aplicações, como:

* Transistores de alta velocidade:Os transistores são interruptores eletrônicos que controlam o fluxo de corrente em um circuito. A velocidade de um transistor é limitada pela massa efetiva dos elétrons no transistor. Ao reduzir a massa efetiva dos elétrons, é possível fabricar transistores muito mais rápidos.
* Lasers de baixa potência:Lasers são dispositivos que emitem luz. O consumo de energia de um laser é proporcional à massa efetiva dos elétrons no laser. Ao reduzir a massa efetiva dos elétrons, é possível fazer lasers que consomem menos energia.
* Sensores ultrassensíveis:Sensores são dispositivos que detectam mudanças no ambiente. A sensibilidade de um sensor é limitada pela massa efetiva dos elétrons no sensor. Ao reduzir a massa efetiva dos elétrons, é possível fabricar sensores mais sensíveis.

Conclusão

As descobertas dos pesquisadores podem levar a uma nova geração de dispositivos eletrônicos mais rápidos, mais eficientes e mais poderosos. Esses dispositivos podem ter uma ampla gama de aplicações, desde computação de alta velocidade até lasers de baixa potência e sensores ultrassensíveis.