p (PhysOrg.com) - Uma substância bizarra com previsão de encolher a eletrônica e dar aos físicos quânticos um novo brinquedo de mesa que se comporta da maneira que seus projetistas esperavam. p Mês passado em Materiais da Natureza , Os pesquisadores do SLAC e seus colegas de trabalho em Stanford confirmaram como a corrente elétrica se move em pequenas fitas de isolante topológico - um material que isola em seu volume, mas tem um comportamento excepcionalmente bom na superfície. O trabalho surgiu de uma estreita colaboração entre os grupos de pesquisa do pesquisador de Stanford Yi Cui, e Zhi-Xun Shen e Shoucheng Zhang, do Instituto Stanford de Materiais e Ciência da Energia.

p "As propriedades da corrente elétrica são muito difíceis de estudar em uma amostra típica desses isoladores topológicos, "disse Shen, diretor do SIMES, um instituto conjunto Stanford / SLAC. "Ao fazer nanofitas muito pequenas, fomos capazes de estudar as propriedades únicas da superfície."

p Em fitas extremamente finas do seleneto de bismuto composto, a grande proporção entre as bordas e as entranhas torna as propriedades mais legais do material fáceis de detectar. Os elétrons que correm na superfície da nanofita fluem de maneira especialmente suave, agem como se não tivessem massa, e têm um spin definido - pelo menos quando as fitas estão imersas em hélio líquido gelado. Em princípio, as propriedades podem se estender até a temperatura ambiente.

p "Ele abre muitas aplicações futuras, "disse o físico e co-autor do SIMES Yulin Chen. O material pode ser uma bênção para a spintrônica, uma tecnologia que usa o spin do elétron para armazenar informações. As aplicações da spintrônica incluem minúsculos chips de computador e sensores, e computação quântica.

p Mas os aplicativos são apenas parte do apelo da substância. Por causa de suas propriedades de superfície únicas, as fitas abrem um novo campo de testes para teorias da física, disse o co-autor Keji Lai, um pós-doutorado no grupo de Shen. A "explosão" de artigos de pesquisa sobre o tema desde que essas propriedades exóticas foram previstas em 2006 fala para a empolgação dos físicos.

p "Podemos jogar com sistemas de mesa e entender a mecânica quântica de alto nível, "Lai disse." Este [novo resultado] realmente abre o caminho para fazer esse tipo de experimento. "

p O trabalho surgiu de uma conversa casual entre Lai e o cientista de materiais Hailin Peng, anteriormente no grupo Cui no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais de Stanford e agora no corpo docente da Universidade de Pequim, China.

p "Conversei com ele durante o almoço e contei a ele esta família de materiais interessantes, "Lai disse." Ele voltou no dia seguinte e disse que eles têm uma ideia de como construí-los e torná-los bem finos. Uma semana depois, ele me mostrou imagens de microscópio eletrônico desses materiais em forma de fita. "

p Peng, junto com os alunos de pós-graduação de Cui, Desheng Kong e Stefan Meister, usou uma técnica bem conhecida chamada "Síntese Vapor-Líquido-Sólido" para fazer crescer as fitas. O vapor de seleneto de bismuto reage sob baixa pressão e calor de forno com nanopartículas de ouro especialmente preparadas para formar minúsculas gotículas de líquido. Depois de saturado, o líquido começa a brotar fitas sólidas de seleneto de bismuto, cada um ligado a uma partícula de ouro. O diâmetro das partículas de ouro dita a espessura das nanofitas.

p Tornar as nanofitas cada vez mais finas - até que estejam praticamente todas na superfície - pode ser a chave para ver seu comportamento estranho em temperatura ambiente. De acordo com o cientista de materiais de Stanford Yi Cui, que ainda colabora com Peng, eles agora podem fazer nanofitas com apenas 10 átomos de espessura - 25 vezes mais finas do que as descritas no artigo de dezembro.

p Em distâncias tão pequenas, elétrons na parte superior e inferior das nanofitas podem se cruzar, de acordo com as previsões dos co-autores e pesquisadores do SIMES Zhang e Xiaoliang Qi. Apenas a teoria explorou os comportamentos bizarros que essa comunicação causaria.

p "Estamos no início da exploração da ciência neste momento, "Lai disse." Nos primeiros dias dos semicondutores, as pessoas gastavam muito tempo apenas entendendo a ciência fundamental. Depois de estabelecer as propriedades físicas desses materiais, os engenheiros eram muito poderosos na construção de estruturas complicadas e na sua execução diária. "

p Lai e Chen gostariam de ver mais cientistas e engenheiros de materiais colaborando.

p "Nosso trabalho é motivar e inspirar mais pessoas a ingressar no campo, "Chen disse." Quanto mais pessoas se juntam a este campo, mais rápido pode ser o progresso. "