Nanofios cruzam fronteira interdimensional, coexistindo entre uma e duas dimensões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/06/2009

Quando as dimensões dos nanofios chegam a 500 nanômetros, as leis que regem seu comportamento passam a seguir padrões bidimensionais. E, abaixo dos 150 nanômetros, começam a surgir os sinais de unidimensionalidade.
[Imagem: Hyun-Woo Lee et al./Nature]

Pesquisadores da Universidade Nacional de Seul, na Coreia, descobriram que os nanofios - e as nanopartículas em geral, partículas com dimensões de alguns bilionésimos de metro - podem ser reduzidos até um ponto em que eles existem em um estado físico indefinido, uma espécie de fronteira entre uma fase bidimensional e uma fase unidimensional.

Fronteira interdimensional

A equipe do professor Sug-bong Choe observou pela primeira vez o cruzamento dessa fronteira interdimensional, na qual um objeto plano - com duas dimensões - passa a se comportar como uma linha unidimensional.

A descoberta poderá contribuir para o avanço de campos tecnológicos emergentes, como a spintrônica, para a crescente miniaturização dos chips e para o desenvolvimento de novas técnicas para a fabricação de nanomateriais com propriedades que não existem em materiais naturais.

Terremotos e mercados de ações

De um ponto de vista científico, a pesquisa dá um melhor detalhamento das complexas e ainda pouco compreendidas leis universais das transições de fase, que são utilizadas para explicar uma enorme variedade de eventos, da transição entre vapores e líquidos e entre líquidos e sólidos, até fenômenos tão diversos quanto a irrupção da tensão entre as rochas em um terremoto ou as variações abruptas dos preços das ações.

"A pesquisa foi feita para melhorar nosso conhecimento da universalidade da natureza em controlar os fenômenos naturais, mas a lógica fundamental revelada em nosso estudo também oferece possibilidades para aplicações industriais," disse o professor Choe.

Miniaturização da microeletrônica

Com a miniaturização crescente da microeletrônica, utilizando filmes e películas cada vez mais finas, a indústria já está atingindo o limite onde o regime tradicional de materiais tridimensionais será substituído pelo comportamento bidimensional, em que a espessura do material deixa de ser um elemento a ser considerado.

Na verdade, é isto o que está acontecendo com os recentes avanços na eletrônica orgânica, sobretudo a partir das pesquisas com o grafeno. E todas as pesquisas com nanofios já estão a um passo da fronteira interdimensional que agora foi verificada pela equipe do professor Choe.

Transição entre bidimensional e unidimensional

A transição entre o comportamento bidimensional e unidimensional do material foi verificado quando as estruturas alcançaram dimensões de algumas centenas de nanômetros. Quando os nanofios têm dimensões até 756 nanômetros, seu comportamento é claramente tridimensional.

Quando as dimensões dos nanofios chegam a 500 nanômetros, as leis que regem seu comportamento passam a seguir padrões bidimensionais. E, abaixo dos 150 nanômetros, começam a surgir os sinais de unidimensionalidade.

"Nós ficamos surpresos quando descobrimos que as características bidimensionais e unidimensionais coexistem quando as nanopartículas têm entre 500 e 150 nanômetros de largura," diz Choe.

Os chips atuais já estão bastante abaixo desses limites. Os cientistas esperam que suas pesquisas possam ajudar a resolver problemas críticos hoje encontrados pela indústria, como as fugas de corrente, o tunelamento e, em última instância, o elevado ruído e o grande consumo de energia dos microprocessadores.

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