Cientistas fazem alquimia e criam semicondutor artificial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/10/2005

Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia, Estados Unidos, conseguiram criar um novo composto sólido artificial, que pode ser transformado de isolante em semicondutor. Os semicondutores são os materiais utilizados para a construção de todos os componentes eletrônicos, inclusive os chips de computador.

Os alquimistas sempre sonharam em transformar chumbo em ouro. Os cientistas não conseguiram exatamente isto, mas, partindo do chumbo - na verdade nanocristais de chumbo e selênio - eles criaram um material que apresenta propriedades físicas extremamente interessantes e úteis - o que, em última instância, significa que ele poderá ser muito valioso, ao menos do ponto de vista tecnológico.

Os cientistas Hugo E. Romero e Marija Drndic, que publicaram seu trabalho no periódico Physical Review Letters, estão entre os "alquimistas modernos", cientistas que vêm experimentando uma forma diferente de transformar a matéria por meio de sólidos artificiais, formados de nanocristais densamente reunidos, também conhecidos como pontos quânticos.

"Essencialmente, nós estamos criando sólidos artificiais a partir de átomos artificiais, que são cerca de 10 vezes maiores do que os átomos reais, cujas propriedades nós podemos configurar precisamente em nível quântico," explica Drndic. "Espera-se que os sólidos artificiais possam revolucionar a fabricação de componentes eletrônicos num futuro próximo, mas agora nós estamos apenas começando a entender seu comportamento fundamental."

Sólidos artificiais geralmente são construídos pela montagem precisa de um determinado número de nanocristais, cada um composto de apenas alguns milhares de átomos, formando um pacote denso e com uma estrutura ordenada.

Outros pesquisadores já haviam demonstrado que os pontos quânticos podem ser manipulados, alterando suas propriedades físicas, particularmente suas propriedades ópticas.

O laser azul, por exemplo, que logo estará presente nos aparelhos de DVD mais modernos, é resultado de uma pesquisa que conseguiu alterar as cores dos pontos quânticos.

"Muitos dos parâmetros físicos desses cristais, como sua composição, tamanho das partículas e acoplamento entre as partículas, representam botões de controle que podem ser manipulados individualmente em escala nanométrica," diz Drndic. "A variação de qualquer um desses parâmetros se traduz diretamente em mudanças, que podem ser sutis ou dramáticas, do comportamento eletrônico, óptico e magnético do cristal. [Em nossa pesquisa] nós conseguimos ajustar suas propriedades elétricas."

No estudo agora publicado, Drndic e seus colegas se concentraram na capacidade dos sólidos artificiais em transportar elétrons. Eles demonstraram que, controlando-se o acoplamento de átomos artificiais no interior do cristal, eles conseguem aumentar a condutividade elétrica de todo o cristal.

De acordo com os pesquisadores, seu sistema abre a possibilidade de se projetar sólidos artificiais que possam ser chaveados em uma grande variedade de transições de fase eletrônicas, com pequena influência do ambiente local. A descoberta representa um passo-chave rumo à fabricação de componentes e circuitos funcionais à base de nanocristais.

Os pontos quânticos são mais do que simplesmente imitações de átomos individuais; eles também apresentam efeitos quânticos, como os átomos, mas em uma escala muito maior. Como ferramenta de pesquisa, os pontos quânticos têm permitido aos físicos medir, em primeira mão, coisas até então somente descritas pela teoria.