Camadas onduladas de átomos abrem novas possibilidades. Um novo material permite manipular propriedades quânticas em grande escala.
Pesquisadores do MIT criaram este material a partir de camadas de átomos, medindo apenas alguns bilionésimos de metro. Graças à sua estrutura ondulada, eles conseguem observar fenômenos quânticos de maneira mais acessível.
Micrografia eletrônica de transmissão de um material com camadas onduladas de átomos.
Crédito: Checkelsky Lab, MIT
Um dos grandes avanços desta pesquisa é a fabricação racional do material. Ao compreender como os átomos interagem, os pesquisadores são capazes de criar materiais com novas propriedades. O resultado é um cristal composto por milhares de camadas atômicas perfeitamente onduladas.
Os materiais chamados bidimensionais, constituídos por uma ou algumas camadas de átomos, têm atraído cada vez mais a atenção dos físicos. Ao modificar a estrutura dessas camadas, torna-se possível fazer emergir fenômenos como a supercondutividade. No entanto, o pequeno tamanho desses materiais dificulta o seu estudo.
A equipe do MIT encontrou uma solução ao criar cristais usando reações químicas simples. Eles aquecem pós em um forno para obter camadas sobrepostas de átomos de tântalo, enxofre e estrôncio. As ondulações que se formam entre as camadas são devidas a diferenças no tamanho dos átomos. Essas camadas onduladas alteram as propriedades do material.
Essas ondulações influenciam a maneira como os elétrons se movem no material. Nas regiões mais profundas, os elétrons circulam mais facilmente, tornando a supercondutividade mais forte em algumas partes. As propriedades metálicas também são alteradas: os elétrons preferem se mover em uma direção ao invés de outra.
Animação mostrando a estrutura atômica de um novo material composto por camadas atômicas onduladas.
Crédito: Paul Neves, MIT
Este material abre novos caminhos para diversas aplicações no campo das tecnologias avançadas. Os pesquisadores descobriram assim uma família de materiais com propriedades ainda inexploradas.
O que é supercondutividade?
A supercondutividade é um fenômeno físico em que certos materiais podem conduzir eletricidade sem nenhuma resistência quando são resfriados abaixo de uma temperatura crítica, geralmente muito baixas. Isso significa que a corrente elétrica circula sem perda de energia, ao contrário de materiais clássicos como o cobre.
Este fenômeno tem diversas aplicações. Por exemplo, os supercondutores são usados nos ímãs potentes dos scanners de ressonância magnética (RM) ou nos trens de levitação magnética. A pesquisa visa descobrir supercondutores que funcionem em temperaturas menos frias para aplicações ainda mais amplas.