Um nanofio quântico unidimensional (visto em amarelo à esquerda) pode se transformar de um condutor em um isolante com a adição de um único defeito atômico, de acordo com a análise microscópica do Oak Ridge National Laboratory. Pacotes de nanofios (à direita) são geralmente mais estáveis, levando a uma melhor condutância. Crédito:An-Ping Li e Shengyong Qin / ORNL
Os átomos individuais podem fazer ou quebrar propriedades eletrônicas em um dos menores condutores conhecidos do mundo - os nanofios quânticos. A análise microscópica do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia está oferecendo um raro vislumbre de como a estrutura atômica dos nanofios condutores afeta seu comportamento eletrônico.
A microscopia da equipe ORNL confirmou que os defeitos introduzidos deliberadamente, que são apenas do tamanho de um único átomo, poderia transformar um nanofio condutor em um isolante, fechando o caminho dos elétrons. Liderado por An-Ping Li do ORNL, a equipe de pesquisa usou a microscopia de tunelamento de varredura de múltiplas sondas para analisar nanofios feitos de um material chamado siliceto de gadolínio.
"Espera-se que este tipo de condutor unidimensional seja um componente fundamental em todas as arquiteturas eletrônicas quânticas, "disse Li, um cientista pesquisador no Centro de Ciência de Materiais Nanofásicos do ORNL. "Uma vantagem dos nanofios GdSi2 é que eles são compatíveis com a tecnologia de silício convencional e, portanto, mais fáceis de implementar em dispositivos nanoeletrônicos."
A pesquisa, publicado no American Chemical Society's Nano Letras , é o primeiro estudo correlacionado que liga o movimento do elétron a elementos estruturais, como defeitos de ponto único ou impurezas que são intencionalmente cultivadas nos nanofios.
"Quando um maestro se torna tão pequeno, será muito sensível a defeitos atômicos no nanofio, "Li disse." Se o condutor ou o fio for grande, elétrons sempre podem encontrar uma maneira de contornar. Mas com um nanofio tão pequeno, os elétrons não têm como escapar. Quando você coloca apenas alguns defeitos neste nanofio, você pode cortar a condutância e pode converter um condutor em um isolante. "
Embora nanofios simples exibissem a transição metal-isolante, a equipe ORNL observou um comportamento diferente em pacotes de nanofios construídos de dois, três ou mais fios separados por apenas alguns angstroms.
"Se você colocar pacotes juntos, o acoplamento entrelaçado geralmente tem um efeito estabilizador na estrutura que, por sua vez, leva a uma melhor condutância, "Li disse.
