p Eles soam como armas futurísticas, mas os canhões de elétrons são, na verdade, ferramentas burras para a pesquisa e a indústria:eles emitem fluxos de elétrons para os microscópios eletrônicos, equipamentos de padronização de semicondutores e aceleradores de partículas, para citar alguns usos importantes. p Agora, cientistas da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia descobriram como aumentar esses fluxos de elétrons 13, 000 vezes, aplicando uma única camada de diamantóides - minúsculos, gaiolas de diamante perfeitas - até a ponta de ouro afiada de um canhão de elétrons.

p Os resultados, publicado hoje em Nature Nanotechnology , sugerem uma abordagem totalmente nova para aumentar o poder desses dispositivos. Eles também fornecem uma via para projetar outros tipos de emissores de elétrons com precisão átomo por átomo, disse Nick Melosh, um professor associado do SLAC e Stanford que liderou o estudo.

p Diamondoides são gaiolas interligadas feitas de átomos de carbono e hidrogênio. Eles são os menores pedaços de diamante possíveis, cada um pesando menos de um bilionésimo de um bilionésimo de um quilate. Esse tamanho pequeno, junto com seus rígidos, estrutura robusta e alta pureza química, dar-lhes propriedades úteis que faltam aos diamantes maiores.

p SLAC e Stanford tornaram-se um dos principais centros mundiais de pesquisa de diamondoides. Os estudos são realizados através do SIMES, o Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, e um laboratório no SLAC é dedicado à extração de diamondoides do petróleo.

p Em 2007, uma equipe liderada por muitos dos mesmos pesquisadores SIMES mostrou que uma única camada de diamondoides em uma superfície de metal pode emitir e concentrar elétrons em um feixe minúsculo com uma faixa muito estreita de energias.

p O novo estudo analisou se um revestimento diamondoide também poderia melhorar as emissões dos canhões de elétrons.

p Uma maneira de aumentar a potência de um canhão de elétrons é tornar a ponta realmente afiada, o que torna mais fácil retirar os elétrons, Melosh disse. Mas essas pontas afiadas são instáveis; até mesmo pequenas irregularidades podem afetar seu desempenho. Os pesquisadores tentaram contornar isso revestindo as pontas com produtos químicos que aumentam a emissão de elétrons, mas isso pode ser problemático porque alguns dos mais eficazes explodem em chamas quando expostos ao ar.

p Para este estudo, os cientistas usaram minúsculos nanopilares de fio de germânio como substitutos para pontas de canhões de elétrons. Eles revestiram os fios com ouro e depois com diamantóides de vários tamanhos.

p Quando os cientistas aplicaram uma voltagem aos nanofios para estimular a liberação de elétrons das pontas, eles descobriram que obtinham os melhores resultados com pontas revestidas com diamantóides que consistem em quatro "gaiolas". Estes lançaram 13 colossais, 000 vezes mais elétrons do que pontas de ouro nuas.

p Outros testes e simulações de computador sugerem que o aumento não foi devido a mudanças na forma da ponta ou na superfície de ouro subjacente. Em vez de, parece que algumas das moléculas diamantóides na ponta perderam um único elétron - não está claro exatamente como. Isso criou uma carga positiva que atraiu elétrons da superfície subjacente e tornou mais fácil para eles fluir para fora da ponta, Melosh disse.

p "A maioria das outras moléculas não seriam estáveis ​​se você removesse um elétron; elas se desintegrariam, "disse ele." Mas a natureza semelhante a uma gaiola do diamantóide torna-o extraordinariamente estável, e é por isso que esse processo funciona. Agora que entendemos o que está acontecendo, podemos ser capazes de usar esse conhecimento para projetar outros materiais que são realmente bons em emitir elétrons. "

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