p Grafeno, uma camada de carbono com um átomo de espessura, gerou muitas pesquisas em sua eletrônica exclusiva, propriedades ópticas e mecânicas. Agora, pesquisadores do MIT descobriram outro composto que compartilha muitas das características incomuns do grafeno - e em alguns casos tem propriedades complementares interessantes a este material tão proclamado. p O material, uma fina película de bismuto-antimônio, pode ter uma variedade de diferentes características controláveis, os pesquisadores descobriram, dependendo da temperatura e pressão ambiente, a espessura do material e a orientação de seu crescimento. A pesquisa, realizado pelo candidato a PhD em engenharia e ciência de materiais Shuang Tang e o professor do Instituto Mildred Dresselhaus, aparece no jornal Nano Letras .

p Como o grafeno, o novo material tem propriedades eletrônicas conhecidas como cones Dirac bidimensionais, um termo que se refere ao gráfico em forma de cone que traça a energia versus o momento para os elétrons que se movem através do material. Essas propriedades incomuns - que permitem que os elétrons se movam de uma maneira diferente da possível na maioria dos materiais - podem dar aos filmes de bismuto-antimônio propriedades altamente desejáveis ​​para aplicações na fabricação de chips eletrônicos de última geração ou geradores termoelétricos e resfriadores.

p Em tais materiais, Tang diz, elétrons “podem viajar como um feixe de luz, Potencialmente tornando possíveis novos chips com habilidades computacionais muito mais rápidas. O fluxo de elétrons pode, em alguns casos, ser centenas de vezes mais rápido do que em chips de silício convencionais, ele diz.

p De forma similar, em uma aplicação termoelétrica - onde uma diferença de temperatura entre os dois lados de um dispositivo cria um fluxo de corrente elétrica - o movimento muito mais rápido dos elétrons, juntamente com fortes propriedades de isolamento térmico, poderia permitir uma produção de energia muito mais eficiente. Isso pode ser útil para alimentar satélites, explorando a diferença de temperatura entre seus lados iluminados pelo sol e sombreados, Tang diz.

p Tais aplicações permanecem especulativas neste ponto, Dresselhaus diz, porque mais pesquisas são necessárias para analisar propriedades adicionais e, eventualmente, para testar amostras do material. Esta análise inicial foi baseada principalmente na modelagem teórica das propriedades do filme de bismuto-antimônio.

p Até esta análise ser realizada, Dresselhaus diz, “Nunca pensamos no bismuto” como tendo potencial para as propriedades do cone de Dirac. Mas recentes descobertas inesperadas envolvendo uma classe de materiais chamados isolantes topológicos sugeriram o contrário:experimentos realizados por um colaborador ucraniano sugeriram que as propriedades do cone de Dirac podem ser possíveis em filmes de bismuto-antimônio.

p Embora os filmes finos de bismuto-antimônio possam ter algumas propriedades semelhantes às do grafeno, alterar as condições também permite que uma variedade de outras propriedades sejam realizadas. Isso abre a possibilidade de projetar dispositivos eletrônicos feitos do mesmo material com propriedades variadas, depositou uma camada sobre a outra, em vez de camadas de materiais diferentes.

p As propriedades incomuns do material podem variar de uma direção para outra:os elétrons que se movem em uma direção podem seguir as leis da mecânica clássica, por exemplo, enquanto aqueles que se movem em uma direção perpendicular obedecem à física relativística. Isso pode permitir que os dispositivos testem a física relativística de uma forma mais barata e mais simples do que os sistemas existentes, Tang diz, embora isso deva ser demonstrado por meio de experimentos.

p “Ninguém fez dispositivos ainda” com o novo material, Dresselhaus adverte, mas acrescenta que os princípios são claros e que a análise necessária deve levar menos de um ano para ser realizada.

p “Tudo pode acontecer, nós realmente não sabemos, ”Dresselhaus diz. Esses detalhes ainda precisam ser resolvidos, ela diz, acrescentando:“Muitos mistérios permanecem antes de termos um dispositivo real.”

p Joseph Heremans, um professor de física da Ohio State University que não estava envolvido nesta pesquisa, diz que embora algumas propriedades incomuns do bismuto sejam conhecidas há muito tempo, “O que surpreende é a riqueza do sistema calculado por Tang e Dresselhaus. A beleza desta previsão é ainda mais realçada pelo fato de que o sistema é experimentalmente bastante acessível. ”

p Heremans acrescenta que em pesquisas futuras sobre as propriedades do material bismuto-antimônio, “Haverá dificuldades, e alguns já são conhecidos, ”Mas ele diz que as propriedades são suficientemente interessantes e promissoras que“ este artigo deve estimular um grande esforço experimental ”. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.