Propriedade contraditória de nanoestrutura poderá criar novos componentes eletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/11/2007

Imagine um pedaço de chumbo. Construa com ele uma esfera, um bastão e uma folha fina e você terá três objetos com formatos diferentes e apenas isso - todos continuam sendo chumbo e apresentando as mesmas propriedades físicas do elemento chumbo.

Efeitos quânticos

Agora pegue outro pedaço de chumbo, mas um pedaço extremamente pequeno, medindo alguns poucos nanômetros de tamanho. Faça os mesmos três objetos - uma nanoesfera, um nanobastão e uma película com poucos átomos de espessura. De forma surpreendente, além de formatos diferentes, os três nano-objetos vão apresentar características elétricas e magnéticas inteiramente diferentes, como se fossem construídos de materiais distintos.

A razão para isso é que, ao construir objetos tão pequenos, você entrou no reino da nanotecnologia, onde os materiais reagem obedecendo às leis da mecânica quântica e não mais da física clássica.

Forma altera propriedades

Os cientistas que lidam com o mundo nanométrico já sabiam que basta mudar o formato dos materiais para que eles tenham propriedades diferentes. Mas a pesquisa da Dra. Inna Ponomareva e seus colegas da Universidade de Trieste, na Itália, ilustrou esse aspecto como poucas pesquisas haviam feito até agora.

A Dra. Ponomareva estava trabalhando com o zirconato de chumbo, um material ferroelétrico - materiais ferroelétricos são aqueles que apresentam uma polarização mesmo depois que o campo elétrico que produz esse efeito magnético foi desligado.

Suscetibilidades

Ao construir nanoestruturas com o zirconato de chumbo, a Dra. Ponomareva e seus colegas descobriram que o formato altera duas propriedades-chave do material - a chamada suscetibilidade interna, que determina alterações da polarização em relação a um campo interno, e a suscetibilidade externa, que determina alterações da polarização do material em relação a um campo elétrico externo. Um terceiro aspecto, chamado suscetiblidade intrínseca, é uma característica da composição química do material e não se altera com o formato.

Propriedades contraditórias

O elemento mais importante da descoberta, contudo, é que essas alterações acabam criando propriedades contraditórias, o que torna o material de grande interesse para uso na nanoeletrônica. Em nanoescala, a suscetibilidade interna do zirconato de chumbo pode ficar negativa - em outras palavras, um campo elétrico positivo cria uma polarização negativa no interior do material.

Até agora se acreditava que essa inversão não conseguisse criar uma resposta estável, de forma que os cientistas não imaginavam que fosse possível explorar mais essa propriedade.

Alto coeficiente dielétrico

Materiais com alto coeficiente dielétrico estão na base dos mais recentes avanços da microeletrônica (veja Intel mostra nova geração revolucionária de transistores).

Dielétricos elevados significam que os projetistas podem construir componentes mais sensíveis. Logo, saber como maximizar essa propriedade em nanoescala irá permitir a construção de circuitos ainda mais eficientes e menores.

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