p As descobertas tecnológicas revolucionárias das próximas décadas, os que vão mudar a vida cotidiana, podem vir de novos materiais tão pequenos que fazem os nanomateriais parecerem gigantes irregulares. p Esses novos materiais serão projetados e refinados na escala do picômetro, que é mil vezes menor que um nanômetro e um milhão de vezes menor que um micrômetro (que por sua vez é menor que a largura de um cabelo humano). Para fazer este trabalho, os cientistas precisarão de treinamento em uma série de novos equipamentos que podem medir e guiar esses materiais primorosamente controlados. O trabalho envolve projetar os materiais teoricamente, fabricando-os, e caracterizando suas propriedades.

p Na Yale University, eles têm um nome para isso; eles chamam isso de "picociência".

p "Pesquisadores de Yale estão inventando novos materiais que são pequenos, velozes, e pode funcionar de várias maneiras, como a imitação de neurônios no cérebro, computação com ímãs, e calculando com a mecânica quântica, "disse Frederick Walker, um cientista pesquisador sênior no laboratório de Charles Ahn, o professor de física aplicada John C. Malone, Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais, e física, e presidente do Departamento de Física Aplicada.

p Ahn é o autor sênior de um novo estudo que leva a picociência em outra direção:pegando elementos da tabela periódica e mexendo com eles no nível subatômico para descobrir novos materiais.

p Sangjae Lee, um estudante de pós-graduação no laboratório de Ahn e primeiro autor do estudo, projetou e desenvolveu o novo material, que é um artificial, cristal em camadas composto dos elementos lantânio, titânio, cobalto, e oxigênio.

p Os pesquisadores dividiram os elementos em um plano atômico de cada vez, de modo que folhas de óxido de titânio com a espessura de um átomo transferem um elétron para folhas de óxido de cobalto com a espessura de um átomo. Isso mudou a configuração eletrônica e as propriedades magnéticas da folha de óxido de cobalto.

p "Fomos capazes de manipular os átomos constituintes com uma precisão muito menor do que o próprio átomo, "Disse Lee." Esses tipos de novos cristais podem formar a base para o desenvolvimento de novos materiais magnéticos, onde um equilíbrio delicado entre magnetismo e condução eletrônica em escalas tão pequenas pode ser manipulado no romance, dispositivos semelhantes a transistores que apresentam vantagens de desempenho em relação aos transistores de hoje. "

p Lee treinou em uma série de instrumentos que estão sendo desenvolvidos na National Synchrotron Light Source II no Brookhaven National Laboratory em Nova York. Um síncrotron é uma máquina quase do tamanho de um campo de futebol que acelera os elétrons quase à velocidade da luz. Os elétrons geram feixes de raios-X extremamente brilhantes que são usados ​​por pesquisadores em experimentos.

p O novo estudo aparece na revista Cartas de revisão física e apresenta co-autores de Yale, Brookhaven, o Flatiron Institute, e o Laboratório Nacional de Argonne. Os co-autores de Yale, além de Ahn e Lee, são Sohrab Ismail-Beigi, Alex Taekyung Lee, Andador, Ankit Disa, e Yichen Jia.

p Além de projetar e desenvolver novos materiais, Sangjae Lee os caracterizou e analisou os resultados. Do lado teórico, Colegas de Yale, Alex Taekyung Lee e Alexandru Georgescu, que está agora no Centro de Física Quântica Computacional do Flatiron Institute, usaram cálculos de mecânica quântica para calcular a estrutura dos materiais e seu efeito em sua configuração eletrônica. Este trabalho permitiu à equipe descrever o estado magnético dos materiais.

p Yale identificou o desenvolvimento de materiais quânticos como uma área de pesquisa prioritária, prevendo seu uso em novos sistemas computacionais que ultrapassarão em muito os computadores de hoje. A universidade também observou a importância das colaborações com Brookhaven, que tem algumas das instalações de caracterização de materiais mais avançadas dos Estados Unidos, incluindo o mais novo síncrotron do país.

p "A invenção de novos materiais está no cerne dos avanços tecnológicos que transformaram nossas vidas, "disse o co-autor Ismail-Beigi, professor de física aplicada em Yale. "Novos materiais eletrônicos impulsionaram os recursos cada vez maiores dos telefones celulares, computadores, tablets, relógios inteligentes, e dispositivos médicos. "

p O co-autor Walker enfatizou a importância da comunicação entre experimentalistas e teóricos na realização de pesquisas em picociências:"Um ciclo de feedback sinérgico entre o projeto teórico e a fabricação experimental é crucial para descobrir com sucesso novas propriedades de materiais, ", disse ele." Este ciclo de feedback tornou-se uma assinatura do programa de descoberta de materiais da National Science Foundation e foi originalmente desenvolvido em Yale. "