p (Phys.org) - Não há nada pior do que uma mesa de sinuca shonky com uma ranhura ou solavanco invisível que tira sua tacada do curso:um novo estudo descobriu que o mesmo acontece em escala nano, onde as “bolas de bilhar” são minúsculos elétrons movendo-se sobre uma “mesa” feita de arsenieto de gálio semicondutor. p Essas minúsculas mesas de bilhar são de interesse para o desenvolvimento de futuras tecnologias de computação. Em um artigo de pesquisa intitulado "O impacto da dispersão de pequeno ângulo no transporte balístico em pontos quânticos", uma equipe internacional de físicos mostrou que neste jogo de "bilhar de semicondutores", pequenas saliências têm um efeito inesperadamente grande nos caminhos que os elétrons seguem.

p Melhor ainda, a equipe veio com um grande redesenho que permite que esses solavancos sejam corrigidos. O estudo, liderado por pesquisadores da Escola de Física UNSW, é publicado no jornal Cartas de revisão física .

p A equipe incluiu colegas, da Universidade de Oregon (EUA), Niels Bohr Institute (Dinamarca) e Cambridge University (Reino Unido).

p “Reduzido um milhão de vezes em relação à variedade de bares locais, essas mesas de bilhar microscópicas são resfriadas a um pouco acima do zero absoluto para estudar ciência fundamental, por exemplo, como a teoria clássica do caos funciona no limite da mecânica quântica, bem como perguntas com aplicativos úteis, por exemplo, como a natureza ondulatória do elétron afeta como os transistores funcionam, ”Diz o professor associado Adam Micolich, membro da equipe. “Ao fazer isso, impurezas e defeitos no semicondutor representam um sério desafio. ”

p Materiais ultra-limpos são usados ​​para eliminar impurezas que causam retroespalhamento (semelhante a deixar um copo na mesa de bilhar), mas até agora não havia como evitar os átomos de silício ionizados que fornecem os elétrons.

p “Seu efeito eletrostático é mais sutil, essencialmente entortando a superfície da mesa. ”explica Micolich.

p Estudos anteriores assumiram que essa distorção era insignificante, com os caminhos de elétrons determinados apenas pela forma da mesa de bilhar (por exemplo, quadrado, circular, em forma de estádio).

p “Descobrimos que podemos‘ reconfigurar ’a deformação aquecendo a mesa e resfriando-a novamente, com os caminhos dos elétrons mudando radicalmente em resposta, ”Diz o professor Richard Taylor da Universidade de Oregon. “Isso mostra que o empenamento é muito mais importante do que o esperado.”

p Usando um novo design de bilhar desenvolvido durante o trabalho de doutorado na UNSW pelo autor principal, Dr. Andrew See, os dopantes de silício são removidos, eliminando o empenamento associado, e permitindo que os caminhos dos elétrons permaneçam os mesmos cada vez que eles esfriam o dispositivo para estudo.

p “Esses dispositivos de bilhar não dopados apontam os dopantes de silício como a causa do empenamento. O nível de melhoria obtido pela remoção do silício foi inesperado, trabalhos anteriores em dispositivos muito maiores sugeriram que não veríamos esse nível de melhoria.

p Mas em nanoescala, os átomos dopantes realmente fazem uma grande diferença, diz Micolich, “Em última análise, nosso trabalho fornece informações importantes sobre como fazer melhores dispositivos eletrônicos em nanoescala, aqueles em que as propriedades são mais previsíveis, e mais consistentes cada vez que os usamos. ”