Novos cálculos mostram que a influência dos efeitos quânticos nas condições de operação dos nanodispositivos tem, até agora, foi superestimado.
Dispositivos micro e nanoeletromecânicos, referido como MEMS e NEMS, são onipresentes. Essas máquinas em nanoescala com peças móveis são usadas, por exemplo, para acionar os airbags dos carros após um choque. Eles também podem ser encontrados em smartphones, permitindo que eles detectem como exibir a tela de forma adequada para o visualizador.
O problema é que, conforme seu tamanho diminui, forças tipicamente experimentadas no nível quântico começam a ter importância nesses nanodispositivos. Físicos mexicanos estudaram a estabilidade mecânica e elétrica de MEMS e NEMS, dependendo da espessura da placa e da natureza do material usado. Os resultados já foram publicados em EPJ B por Raul Esquivel-Sirvent e Rafael Perez-Pascual da Universidade Nacional Autônoma do México, na Cidade do México.
As forças de origem quântica tornam-se importantes na medida em que esses dispositivos encolhem; isso é particularmente verdadeiro para a chamada força Casimir. Essa força leva às interações de van der Waals, que representam a soma de todas as interações intramoleculares. Isso inclui atrações e repulsões entre átomos, moléculas, e superfícies, bem como outras forças intermoleculares, e são causados por correlações nas polarizações flutuantes de partículas próximas.
Para investigar a estabilidade de nanodispositivos, Esquivel-Sirvent e seu colega usaram o cálculo clássico da força Casimir, referido como a fórmula de Lifshitz, combinado com a teoria da estabilidade de máquinas em micro e nanoescala.
Neste estudo, os autores mostram que trabalhos anteriores superestimaram as condições de operação dos dispositivos ao não levar em consideração esse efeito Casimir / van der Waals.
Além disso, eles demonstram que a estabilidade desses dispositivos sob a força de Casimir muda dependendo da natureza e espessura dos revestimentos de metal usados. Depende também da variação da concentração das cargas livres no silício utilizado, que muda com os níveis de dopagem.
