p Computadores que cabem em nossos bolsos, telas de televisão não mais grossas do que uma porta, e carros apenas ligeiramente maiores que seus passageiros, a tecnologia está constantemente ficando menor. A principal razão para essa miniaturização é o desenvolvimento de ressonadores de tamanho nano, que convertem pequenos níveis de energia elétrica em oscilações mecânicas em altas frequências. p "Ressonadores nanoeletromecânicos são usados ​​em todos os tipos de tecnologia moderna. Talvez você não os veja, mas eles podem ser encontrados na robótica, ferramentas médicas e sensores ambientais, "diz o professor Hidezaku Tanaka da Universidade de Osaka, quem está desenvolvendo novas nanotecnologias.

p No início deste ano, Tanaka e sua equipe de pesquisa relataram um nanofio independente que poderia reduzir as demandas de energia dos nano-ressonadores por um fator de cem.

p "Os metais de transição passam por uma transição de isolante para metal. Fizemos nanofios autônomos feitos de dióxido de vanádio (VO2) que tinham alto desempenho em baixa potência."

p A transição de fase pode ocorrer pela injeção de energia elétrica nos cristais de VO2. Como a resposta mecânica ao poder não é linear, Tanaka mostrou que níveis baixos sem precedentes de potência podem ser usados ​​para gerar uma resposta mecânica desproporcionalmente forte. Tanaka descobriu que o caráter autônomo do fio é fundamental, caso contrário, a não linearidade e, portanto, a eficiência energética era muito menor.

p "Construir o nanofio autônomo não foi fácil. Os óxidos de metal são muito rígidos e quebradiços. Poderíamos fabricar os nanofios crescendo-os em óxido de magnésio (MgO) e, em seguida, removendo a camada de MgO por ataque químico."

p Em sua última publicação, a equipe de colaboração do grupo Tanaka, O professor Daniele Marré group na Itália e o Dr. Nicola Manca no grupo Holanda para determinar o quão simples poderia ser a construção de nano-ressonadores usando seus nanofios autônomos de VO2. Por causa das propriedades eletromecânicas dos cristais de VO2 e seu design independente, os nanofios podem gerar oscilações mecânicas em frequências MHz usando nada mais do que uma simples fonte de energia DC. Esta conversão eficiente de energia elétrica em trabalho mecânico reduz a necessidade de dispositivos eletrônicos dedicados, permitindo assim a criação de sistemas nanoeletromecânicos (NEMS) ainda menores do que os usados ​​atualmente.

p Os nanofios dependem das oscilações espontâneas do sinal elétrico causadas pelas transições de fase no VO2. Essas oscilações elétricas fazem com que os nanofios de VO2 também oscilem, mas o acoplamento eletromecânico não linear significa que essa potência na nanoescala pode gerar oscilações de VO2 nas frequências MHz. A equipe mostrou que a energia adicional para as oscilações do cristal vem na forma de calor causado pela energia elétrica.

p "Configuramos nosso projeto de forma que um efeito Joule fosse localizado em uma lacuna de VO2 exposto. Descobrimos que a fonte de energia para a resposta mecânica é dominada por dissipações térmicas e não por energia elétrica, "disse Tanaka.

p Projetar um NEMS que explora com eficiência o calor gerado pelas transições de fase oferece um novo paradigma para tecnologias de eficiência energética.

p “Nosso sistema é simples e escalável. Ele abre a possibilidade de realizar NEMS que possuem comutação rápida e alimentados por uma fonte de alimentação DC.”