p Um estudo da Tomsk Polytechnic University revela como vórtices topológicos encontrados em materiais de baixa dimensão podem ser deslocados e apagados e restaurados novamente pelo campo elétrico dentro das nanopartículas. Isso pode abrir oportunidades estimulantes para dispositivos de memória ou computadores quânticos nos quais as informações serão criptografadas nas características de vórtices topológicos. p Cientistas da TPU e colaboradores internacionais descobriram uma auto-organização incomum de átomos no volume de nanopartículas e aprenderam a controlá-la por meio de um campo elétrico. Essas nanopartículas controladas podem ser usadas para gerar memória de acesso aleatório não volátil (NRAM), computadores quânticos e outros eletrônicos de última geração.

p O autor principal é Dmitriy Karpov, engenheiro do Departamento de Física Geral, TPU, quem explica que na ciência de materiais moderna, os defeitos da matéria são divididos em dois grandes grupos. O primeiro grupo inclui clássicos, defeitos bem estudados, quando os átomos da matéria estão mecanicamente desordenados, ou seja, os átomos são removidos ou inseridos na rede. No outro grupo, a organização espacial da própria rede muda e tais defeitos são chamados de topológicos.

p Defeitos topológicos podem influenciar fortemente a matéria, tornando-o superfluido ou supercondutor, e portanto, é muito importante estudá-los. Defeitos topológicos podem ser encontrados apenas em materiais de baixa dimensão - nanobastões e nanofilmes bidimensionais (apenas vários átomos de espessura) e nanopontos ou nanopartículas unidimensionais, que são partículas esféricas que consistem em várias dezenas ou centenas de átomos idênticos.

p "Um dos defeitos topológicos importantes é um vórtice topológico que parece uma torção discernível causada por um pequeno deslocamento de todos os átomos. O núcleo do vórtice é uma nanoestranda que pode ser deslocada pelo campo, e apagado e restaurado novamente dentro das nanopartículas, "explica Edwin Fohtung, Professor do Laboratório Nacional de Los Alamos e da New Mexico State University.

p Os cientistas estudaram nanopartículas de titanato de bário cuja estrutura interna foi visualizada com a ajuda da radiação de raios-X penetrante do síncrotron Advanced Photon Source (Chicago, EUA). Eles obtiveram uma imagem do volume de nanopartículas com resolução de 18 nanômetros, o que lhes permitiu analisar as menores mudanças na estrutura. Como resultado, os pesquisadores mostraram que um campo elétrico externo pode deslocar o núcleo do vórtice topológico dentro da nanopartícula, e quando o campo é removido, ele retorna à sua posição original.

p Os componentes modernos da eletrônica estão gradualmente se tornando menores. Isso pode influenciar significativamente a eficiência dos dispositivos, que será significativamente reduzido devido aos efeitos quânticos. Uma maneira de contornar essas limitações é usar vórtices topológicos. Assim, eles podem ser usados ​​para gerar NRAM de alta densidade ou computadores quânticos nos quais as informações serão criptografadas nas características de vórtices topológicos.

p "Contudo, a possibilidade de controlar e ajustar vórtices topológicos em nanopartículas é importante para a criação de novos eletrônicos, "conclui Dmitriy Karpov.