p Pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder usaram lasers ultravioleta ultravioleta extremos para medir as propriedades de materiais mais de 100 vezes mais finos do que um glóbulo vermelho humano. p O time, liderado por cientistas da JILA, relatou seu novo feito de magreza esta semana no jornal Materiais de revisão física . O alvo do grupo, um filme de apenas 5 nanômetros de espessura, é o material mais fino que os pesquisadores já foram capazes de investigar totalmente, disse o co-autor do estudo, Joshua Knobloch.

p "Este é um estudo recorde para ver quão pequenos podemos ir e quão precisos podemos ser, "disse Knobloch, um estudante de graduação na JILA, uma parceria entre CU Boulder e o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST).

p Ele acrescentou que quando as coisas ficam pequenas, as regras normais de engenharia nem sempre se aplicam. O grupo descobriu, por exemplo, que alguns materiais parecem ficar muito mais macios à medida que se tornam mais finos.

p Os pesquisadores esperam que suas descobertas possam um dia ajudar os cientistas a navegar melhor no frequentemente imprevisível nanomundo, projetar circuitos de computador menores e mais eficientes, semicondutores e outras tecnologias.

p "Se você está fazendo nanoengenharia, você não pode simplesmente tratar o seu material como se fosse um grande material normal, "disse Travis Frazer, autor principal do novo artigo e ex-aluno de pós-graduação da JILA. "Pelo simples fato de ser pequeno, ele se comporta como um material diferente. "

p "Esta descoberta surpreendente - que materiais muito finos podem ser 10 vezes mais frágeis do que o esperado - é outro exemplo de como novas ferramentas podem nos ajudar a entender melhor o nano mundo, "disse Margaret Murnane, um co-autor da nova pesquisa, professor de física na CU Boulder e bolsista JILA.

p Nano mexe

p A pesquisa chega em um momento em que muitas empresas de tecnologia estão tentando fazer exatamente isso:abrir espaço para pequenas empresas. Algumas empresas estão experimentando maneiras de construir chips de computador eficientes que colocam camadas de filmes finos um em cima do outro - como uma massa filo, mas dentro do seu laptop.

p O problema com essa abordagem, Frazer disse, é que os cientistas têm dificuldade em prever como essas camadas instáveis ​​se comportarão. Eles são delicados demais para serem medidos de alguma forma significativa com as ferramentas usuais.

p Para ajudar nesse objetivo, ele e seus colegas implantaram lasers ultravioleta extremos, ou feixes de radiação que fornecem comprimentos de onda mais curtos do que os lasers tradicionais - comprimentos de onda que combinam bem com o nanomundo. Os pesquisadores desenvolveram uma configuração que lhes permite rebater esses feixes de camadas de material com apenas algumas fitas de DNA de espessura, rastreando as diferentes maneiras como esses filmes podem vibrar.

p "Se você puder medir a rapidez com que seu material está balançando, então você pode descobrir o quão duro é, "Frazer disse.

p Perturbação atômica

p O método também revelou o quanto as propriedades dos materiais podem mudar quando você os faz muito, muito pequeno.

p No estudo mais recente, por exemplo, os pesquisadores investigaram a resistência relativa de dois filmes feitos de carboneto de silício:um com cerca de 46 nanômetros de espessura, e a outra com apenas 5 nanômetros de espessura. O laser ultravioleta da equipe apresentou resultados surpreendentes. O filme mais fino era cerca de 10 vezes mais macio, ou menos rígido, do que sua contraparte mais espessa, algo que os pesquisadores não esperavam.

p Frazer explicou que, se você fizer um filme muito fino, você pode cortar as ligações atômicas que mantêm um material unido - um pouco como desenrolar uma corda puída.

p "Os átomos no topo do filme têm outros átomos embaixo deles que eles podem segurar, "Frazer disse." Mas acima deles, os átomos não têm nada que possam agarrar. "

p Mas nem todos os materiais se comportarão da mesma maneira, ele adicionou. A equipe também refez o mesmo experimento em um segundo material que era quase idêntico ao primeiro com uma grande diferença - este tinha muito mais átomos de hidrogênio adicionados. Esse processo de "dopagem" pode interromper naturalmente as ligações atômicas dentro de um material, fazendo com que perca força.

p Quando o grupo testou naquele segundo, material mais frágil usando seus lasers, eles descobriram algo novo:este material era tão forte quando tinha 44 nanômetros de espessura quanto tinha apenas 11 nanômetros de espessura.

p Colocar de forma diferente, os átomos de hidrogênio adicionais já haviam enfraquecido o material - um pouco de encolhimento extra não causaria mais danos.

p No fim, a equipe diz que sua nova ferramenta de laser ultravioleta dá aos cientistas uma janela para um reino que antes estava além do alcance da ciência.

p "Agora que as pessoas estão construindo muito, dispositivos muito pequenos, eles estão perguntando como propriedades como espessura ou forma podem mudar o comportamento de seus materiais, "Knobloch disse." Isso nos dá uma nova maneira de acessar informações sobre a tecnologia em nanoescala. "

p Esta pesquisa foi apoiada pelo Centro de Ciência e Tecnologia da Fundação Nacional de Ciência STROBE em Imagem Funcional em Tempo Real.