p Pesquisadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido, descobriram que o efeito Hall - um fenômeno conhecido há mais de um século - não é mais tão universal quanto se pensava. p No artigo de pesquisa publicado em Ciência esta semana, o grupo liderado pelo Prof Sir Andre Geim e Dr. Denis Bandurin, descobriram que o efeito Hall pode até ser significativamente mais fraco, se os elétrons interagem fortemente uns com os outros dando origem a um fluxo viscoso. O novo fenômeno é importante à temperatura ambiente - algo que pode ter implicações importantes para a fabricação de dispositivos eletrônicos ou optoeletrônicos.

p Assim como as moléculas em gases e líquidos, elétrons em sólidos freqüentemente colidem uns com os outros e, portanto, também podem se comportar como fluidos viscosos. Esses fluidos de elétrons são ideais para encontrar novos comportamentos de materiais nos quais as interações elétron-elétron são particularmente fortes. O problema é que a maioria dos materiais raramente é pura o suficiente para permitir que os elétrons entrem no regime viscoso. Isso ocorre porque eles contêm muitas impurezas das quais os elétrons podem se espalhar antes que tenham tempo de interagir uns com os outros e organizar um fluxo viscoso.

p O grafeno pode ser muito útil aqui:a folha de carbono é um material altamente limpo que contém apenas alguns defeitos, impurezas e fônons (vibrações da rede cristalina induzidas pela temperatura) de modo que as interações elétron-elétron se tornem a principal fonte de espalhamento, o que leva a um fluxo viscoso de elétrons.

p "Em trabalhos anteriores, nosso grupo descobriu que o fluxo de elétrons no grafeno pode ter uma viscosidade tão alta quanto 0,1 m ² s ^-1 , que é 100 vezes maior do que o do mel, "disse o Dr. Bandurin" Nesta primeira demonstração da hidrodinâmica do elétron, descobrimos fenômenos muito incomuns, como resistência negativa, redemoinhos de elétrons e fluxo superballístico. "

p Efeitos ainda mais incomuns ocorrem quando um campo magnético é aplicado aos elétrons do grafeno quando eles estão no regime viscoso. Os teóricos já estudaram extensivamente a eletromagnetohidrodinâmica devido à sua relevância para os plasmas em reatores nucleares e em estrelas de nêutrons, bem como para a mecânica dos fluidos em geral. Mas, nenhum sistema experimental prático para testar essas previsões (como grande magnetorresistência negativa e resistividade Hall anômala) estava disponível até agora.

p Em seus últimos experimentos, os pesquisadores de Manchester fizeram dispositivos de grafeno com muitas sondas de voltagem colocadas a distâncias diferentes do caminho da corrente elétrica. Alguns deles estavam a menos de um mícron um do outro. Geim e colegas mostraram que, embora o efeito Hall seja completamente normal se medido a grandes distâncias do caminho atual, sua magnitude diminui rapidamente se for investigada localmente, usando contatos próximos ao injetor de corrente.

p "O comportamento é radicalmente diferente do padrão dos livros de física", diz Alexey Berdyugin, um Ph.D. aluno que conduziu o trabalho experimental. “Observamos que se os contatos de tensão estiverem distantes dos contatos de corrente, medimos o velho, efeito de Hall entediante, em vez deste novo 'efeito Hall viscoso'. Mas, se colocarmos as pontas de prova de tensão perto dos pontos de injeção de corrente - a área em que a viscosidade se mostra mais dramaticamente como redemoinhos no fluxo de elétrons - descobrimos que o efeito Hall diminui.

p "Mudanças qualitativas no fluxo de elétrons causadas pela viscosidade persistem mesmo em temperatura ambiente se os dispositivos de grafeno forem menores do que um mícron de tamanho, diz Berdyugin. “Como esse tamanho se tornou rotina hoje em dia no que diz respeito aos aparelhos eletrônicos, os efeitos viscosos são importantes ao fazer ou estudar dispositivos de grafeno. "