Cientistas domam elétrons para criar novos materiais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/03/2012

Aqui os elétrons estão se comportando como se estivessem sujeitos a um fortíssimo campo magnético, quando na verdade não há nenhum campo magnético externo presente.
[Imagem: Manoharan Lab/Stanford/SLAC]

Elétrons domesticados

Cientistas conseguiram domar e treinar elétrons, criando variações exóticas da partícula com propriedades ajustáveis.

Segundo eles, isso abre a possibilidade de construção de novos tipos de materiais compósitos, com propriedades não encontradas em materiais naturais.

"O comportamento dos elétrons nos materiais está no coração de essencialmente toda a tecnologia atual," explica Hari Manoharan, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos.

"Nós agora somos capazes de ajustar as propriedades fundamentais dos elétrons para que eles se comportem de formas raramente vistas em materiais comuns," completa o pesquisador.

Grafeno molecular

Um dos seus primeiros experimentos com esses elétrons domados foi na criação de um simulador de grafeno, o que eles chamam de grafeno molecular.

Embora a ilustração lembre imediatamente a tela de galinheiro do grafeno, o grafeno molecular é composto por moléculas de monóxido de carbono postas sobre uma superfície muito lisa de cobre.

As moléculas de monóxido de carbono repelem os elétrons que viajam livremente pela superfície do cobre, forçando-os a percorrer uma trilha que se parece com a estrutura de uma colmeia.

A estrutura não só fica parecida como grafeno, como os elétrons se comportam como se estivessem no grafeno de verdade.

Por exemplo, nessa estrutura molecular, ao contrário dos elétrons comuns, os elétrons que viajam pelas trilhas se comportam como se estivessem se movendo quase à velocidade da luz no vácuo.

Parece grafeno, mas não é: é grafeno molecular: os pontos pretos são moléculas de monóxido de carbono, enquanto a estrutura em formato de colmeia mostra as rotas seguidas pelos elétrons livres do cobre que está por baixo.
[Imagem: Manoharan Lab/Stanford/SLAC]

Essa altíssima mobilidade eletrônica do grafeno tem sido vista como uma das mais promissoras para o uso tecnológico desse material.

O que os cientistas agora demonstraram é que é possível conseguir esse comportamento dos elétrons em materiais menos difíceis de lidar.

Simulação de campo magnético

Mas é possível fazer mais.

"Uma das coisas mais espantosas que nós fizemos foi fazer os elétrons pensarem que estavam sob a ação de um gigantesco campo magnético, quando, na verdade, não havia nenhum campo externo sendo aplicado," conta Manoharan.

Eles fizeram com que os elétrons se comportassem como se estivessem sujeitos a campos magnéticos que variaram de 0 a 60 Tesla - o campo magnético mais forte já gerado pelo homem pouco supera os 90 Tesla.

"Nossa nova abordagem é uma nova e poderosa plataforma de testes para a física," disse Manoharan.

"O grafeno molecular é apenas a primeira de uma série de estruturas artificiais possíveis. Esperamos que nossa pesquisa possa, em última instância, levar à identificação de novos materiais em nanoescala com propriedades eletrônicas úteis," avalia ele.

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