p A pesquisa moderna não encontrou nenhum simples, maneira barata de alterar a condutividade térmica de um material à temperatura ambiente. p Essa falta de controle tornou difícil criar novas classes de dispositivos que usam fônons - os agentes da condutividade térmica - em vez de elétrons ou fótons para coletar energia ou transmitir informações. Fônons - vibrações atômicas que transportam energia térmica em sólidos em velocidades até a velocidade do som - têm se mostrado difíceis de controlar.

p Agora, usando apenas uma bateria de 9 volts em temperatura ambiente, uma equipe liderada pelo pesquisador do Sandia National Laboratories Jon Ihlefeld alterou a condutividade térmica do material amplamente utilizado PZT (titanato de zirconato de chumbo) em até 11 por cento em escalas de tempo de subsegundos. Eles fizeram isso sem recorrer a cirurgias caras, como alterar a composição do material ou forçar transições de fase para outros estados da matéria.

p PZT, seja como uma cerâmica ou uma película fina, é usado em uma ampla gama de dispositivos, desde discos rígidos de computador, faíscas de botão para churrasqueiras, transponders speed-pass em cabines de pedágio em rodovias e muitos projetos microeletromecânicos.

p "Podemos alterar a condutividade térmica do PZT em uma ampla faixa de temperatura, em vez de apenas nas temperaturas criogênicas alcançadas por outros grupos de pesquisa, "disse Ihlefeld." E podemos fazer isso de forma reversível:quando liberarmos nossa voltagem, a condutividade térmica retorna ao seu valor original. "

p O trabalho foi realizado em materiais com interfaces internas pouco espaçadas - as chamadas paredes de domínio - indisponíveis nas décadas anteriores. O espaçamento próximo permite um melhor controle da passagem do fônon.

p “Mostramos que podemos preparar materiais cristalinos com interfaces que podem ser alteradas com um campo elétrico. Como essas interfaces espalham fônons, "disse Ihlefeld, "podemos mudar ativamente a condutividade térmica de um material simplesmente mudando sua concentração. Sentimos que este trabalho inovador irá avançar no campo da fonônica."

p Os pesquisadores, apoiado pelo escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido do Laboratório de Sandia, o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, e a National Science Foundation, usou um microscópio eletrônico de varredura e um microscópio de força atômica para observar como as paredes de domínio das subseções do material mudavam de comprimento e formato sob a influência de uma voltagem elétrica. É essa mudança que alterou controladamente o transporte de fônons dentro do material.

p "A verdadeira conquista do nosso trabalho, "disse Ihlefeld, "é que demonstramos um meio de controlar a quantidade de calor que passa por um material à temperatura ambiente, simplesmente aplicando uma voltagem nele. Mostramos que podemos regular ativamente como o calor - fônons - se conduz através do material. "

p Ihlefeld aponta que o controle ativo do transporte de elétrons e fótons levou a tecnologias que hoje são consideradas certas na computação, comunicações globais e outros campos.

p "Antes que existisse a capacidade de controlar essas partículas e ondas, provavelmente era difícil até mesmo sonhar com tecnologias envolvendo computadores eletrônicos e lasers. E antes de nossa demonstração de um estado sólido, velozes, temperatura ambiente significa alterar a condutividade térmica, meios análogos para controlar o transporte de fônons não existiam. Acreditamos que nosso resultado possibilitará novas tecnologias onde o controle de fonons é necessário, " ele disse.