p (Phys.org) —Os cientistas estão apenas começando a descobrir e investigar materiais que podem mudar de isoladores para condutores em temperatura ambiente sob uma voltagem aplicada. Existem apenas alguns exemplos conhecidos, mas seu potencial para uso em novas tecnologias - tão futurista quanto a "capa da invisibilidade" vestida por Harry Potter na série de livros de mesmo nome - é muito emocionante. p No NSLS, pesquisadores estudaram uma nova adição a este grupo de elite - nanofios feitos de bronze de óxido de vanádio - e mediram drasticamente, transições nunca antes vistas de isolador para condutor. Seu trabalho também indica o que acontece no nível atômico. Esta é uma etapa crucial para o desenvolvimento de possíveis aplicativos, que incluem um tipo de memória de computador conhecida como memristor, agora em desenvolvimento em algumas empresas; novas variedades de revestimentos eletrocrômicos, filmes finos que mudam de cor reversivelmente em resposta a uma voltagem aplicada; e transistores.

p Aqui, pesquisadores da Universidade de Buffalo usaram vários métodos de raios-x e microscopia para estudar os nanofios, alguns para caracterizar os fios após a síntese e outros para "ver" o que acontecia quando os fios eram pressionados em pelotas e submetidos a um campo elétrico. Juntos, as técnicas fornecem uma imagem detalhada das estruturas atômica e eletrônica dos fios antes e depois da transição.

p Os fios são feitos de elementos vanádio, oxigênio, e chumbo (na forma de íons positivos). O grupo os criou usando um método de síntese que produz amostras de alta qualidade. Esta é uma conquista importante por si só, como a incapacidade de criar amostras com estruturas que são quase livres de defeitos foi anteriormente um obstáculo para o estudo desses materiais, já que muitas imperfeições sufocam o fenômeno.

p Quando o grupo aplicou uma voltagem às pelotas de nanofios, eles observaram a corrente aumentar muito lentamente e, em seguida, aumentar em um determinado limite de voltagem. Embora esse efeito tenha sido mais dramático em temperaturas frias, ainda era evidente até a temperatura ambiente.

p As medições de raios-X indicam que o mecanismo por trás da transição é uma inundação de portadores de carga (elétrons) que ocorre quando a tensão atinge o limite. Este aumento na densidade do portador "derrete" o padrão de pedido de carga, o arranjo ordenado de locais dentro da rede atômica onde os elétrons se agrupam.

p "Esses nanofios são uma adição rara à lista de materiais que exibem uma transição pronunciada metal-isolador eletricamente ajustável em temperatura ambiente, "disse Sarbajit Banerjee da Universidade de Buffalo, o pesquisador principal do estudo. "A indução elétrica de um limiar de densidade de portadores pode revelar uma ampla variedade de fenômenos de transporte ecléticos nesses materiais, e estamos ansiosos para investigar isso mais a fundo. "

p Adicionalmente, a análise do grupo mostra que cada nanofio é quase perfeitamente cristalino e, com um diâmetro médio de 170 nanômetros (nm) e um comprimento pelo menos 500 vezes maior, tem uma "proporção de aspecto" alta. Para um nanofio, esta é uma qualidade muito desejável, pois permite que a corrente flua para baixo em um ponto extremamente estreito, canal quase unidimensional. O óxido de vanádio assume três formas diferentes de moléculas, cada uma formando cadeias que se estendem por todo o comprimento do fio. Os íons de chumbo estão localizados nos túneis entre as cadeias.

p A parte da pesquisa de raios-x realizada no NSLS ocorreu nas linhas de luz U7A e X23A2. O estudo completo foi publicado online em 17 de agosto, 2012, no Materiais Funcionais Avançados .