p Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv desenvolveram a menor tecnologia do mundo, com uma espessura de apenas dois átomos. De acordo com os pesquisadores, a nova tecnologia propõe uma forma de armazenar informações elétricas na unidade mais fina que a ciência conhece, em um dos materiais mais estáveis ​​e inertes da natureza. O tunelamento de elétrons permitido pela mecânica quântica através do filme atomicamente fino pode impulsionar o processo de leitura de informações muito além das tecnologias atuais. p A pesquisa foi realizada por cientistas da Escola de Física e Astronomia Raymond e Beverly Sackler e da Escola de Química Raymond e Beverly Sackler. O grupo inclui Maayan Vizner Stern, Yuval Waschitz, Dr. Wei Cao, Dr. Iftach Nevo, Prof. Eran Sela, Prof. Michael Urbakh, Prof Oded Hod, e Dr. Moshe Ben Shalom. O trabalho agora está publicado em Ciência revista.

p "Nossa pesquisa surge da curiosidade sobre o comportamento dos átomos e elétrons em materiais sólidos, que gerou muitas das tecnologias de suporte ao nosso modo de vida moderno, "diz o Dr. Shalom." Nós (e muitos outros cientistas) tentamos entender, prever, e até mesmo controlar as propriedades fascinantes dessas partículas à medida que se condensam em uma estrutura ordenada que chamamos de cristal. No coração do computador, por exemplo, encontra-se um minúsculo dispositivo cristalino projetado para alternar entre dois estados indicando diferentes respostas - 'sim' ou 'não, "'para cima' ou 'para baixo' etc. Sem essa dicotomia - não é possível codificar e processar informações. O desafio prático é encontrar um mecanismo que permita a troca em um pequeno, velozes, e um dispositivo barato. "

p Dispositivos de última geração consistem em minúsculos cristais que contêm apenas cerca de um milhão de átomos (cerca de cem átomos de altura, largura, e espessura) de modo que um milhão desses dispositivos possam ser espremidos cerca de um milhão de vezes na área de uma moeda, com cada dispositivo mudando a uma velocidade de cerca de um milhão de vezes por segundo.

p Após o avanço tecnológico, os pesquisadores foram capazes, pela primeira vez, para reduzir a espessura dos dispositivos cristalinos a apenas dois átomos. O Dr. Shalom enfatiza que essa estrutura fina permite memórias baseadas na capacidade quântica dos elétrons de saltar rápida e eficientemente através de barreiras que têm apenas vários átomos de espessura. Assim, pode melhorar significativamente os dispositivos eletrônicos em termos de velocidade, densidade, e consumo de energia.

p No estudo, os pesquisadores usaram um material bidimensional:camadas de boro e nitrogênio com um átomo de espessura, dispostos em uma estrutura hexagonal repetitiva. Em seu experimento, eles foram capazes de quebrar a simetria desse cristal ao montar artificialmente duas dessas camadas. "Em seu estado tridimensional natural, este material é composto por um grande número de camadas colocadas umas sobre as outras, com cada camada girada 180 graus em relação às suas vizinhas (configuração antiparalela) ", diz o Dr. Shalom." No laboratório, fomos capazes de empilhar artificialmente as camadas em uma configuração paralela sem rotação, que hipoteticamente coloca átomos do mesmo tipo em perfeita sobreposição, apesar da forte força repulsiva entre eles (resultante de suas cargas idênticas). Na verdade, Contudo, o cristal prefere deslizar uma camada ligeiramente em relação à outra, de modo que apenas metade dos átomos de cada camada estão em perfeita sobreposição, e aqueles que se sobrepõem são de cargas opostas - enquanto todos os outros estão localizados acima ou abaixo de um espaço vazio - o centro do hexágono. Nesta configuração de empilhamento artificial, as camadas são bastante distintas umas das outras. Por exemplo, se na camada superior apenas os átomos de boro se sobrepõem, na camada inferior é o contrário. "

p Dr. Shalom também destaca o trabalho da equipe de teoria, que realizaram inúmeras simulações de computador "Juntos, estabelecemos uma compreensão profunda de por que os elétrons do sistema se organizam da mesma forma que medimos no laboratório. Graças a esse entendimento fundamental, esperamos respostas fascinantes em outros sistemas em camadas com quebra de simetria também, " ele diz.

p Maayan Wizner Stern, o Ph.D. aluno que liderou o estudo, explica que "a quebra de simetria que criamos no laboratório, que não existe no cristal natural, força a carga elétrica a se reorganizar entre as camadas e gerar uma pequena polarização elétrica interna perpendicular ao plano da camada. Quando aplicamos um campo elétrico externo na direção oposta, o sistema desliza lateralmente para mudar a orientação de polarização. A polarização comutada permanece estável mesmo quando o campo externo é desligado. Neste, o sistema é semelhante a sistemas ferroelétricos tridimensionais espessos, que são amplamente utilizados na tecnologia hoje. "

p "A capacidade de forçar um arranjo cristalino e eletrônico em um sistema tão fino, com propriedades únicas de polarização e inversão resultantes das forças fracas de Van der Waals entre as camadas, não se limita ao cristal de boro e nitrogênio, "acrescenta o Dr. Shalom." Esperamos os mesmos comportamentos em muitos cristais em camadas com as propriedades de simetria corretas. O conceito de deslizamento intercalar como uma forma original e eficiente de controlar dispositivos eletrônicos avançados é muito promissor, e nós o chamamos de Slide-Tronics. "

p Stern conclui que eles "estão entusiasmados com a descoberta do que pode acontecer em outros estados que forçamos sobre a natureza e prevêem que outras estruturas que combinam graus de liberdade adicionais são possíveis. Esperamos que a miniaturização e a inversão deslizante aprimorem os dispositivos eletrônicos de hoje, e além do mais, permitir outras formas originais de controle de informações em dispositivos futuros. Além de dispositivos de computador, esperamos que esta tecnologia contribua para os detectores, armazenamento e conversão de energia, interação com a luz, etc. Nosso desafio, como vemos isso, é descobrir mais cristais com novos e escorregadios graus de liberdade. "