Material bizarro abre fronteiras na spintrônica e na computação quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/02/2010

O material é um isolante em sua parte sólida, mas conduz eletricidade incrivelmente bem em sua superfície.
[Imagem: Hailin Peng]

Isolante topológico

Uma substância bizarra, que acaba de ser sintetizada por cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, comporta-se tão estranhamente quanto previram seus idealizadores, quando ela era ainda apenas uma simulação na tela do computador.

O material é um isolante em sua parte sólida, mas conduz eletricidade incrivelmente bem em sua superfície, abrindo caminho para a simplificação e a miniaturização de diversos dispositivos eletrônicos, assim como fornecendo uma nova ferramenta para experimentos ligados à computação quântica.

Spintrônica e computação quântica

"As propriedades da corrente elétrica são muito difíceis de se estudar em uma amostra sólida desses isolantes topológicos," afirma o Dr. Zhi-Xun Shen, um dos criadores do novo material. "Nós conseguimos estudar suas propriedades superficiais inéditas fazendo pequenas nanofitas."

Os elétrons fluem incrivelmente bem sobre a superfície das nanofitas, agindo como se não tivessem massa, e com um spin definido - pelo menos quando as fitas estão imersas em hélio líquido. Em princípio, estas propriedades poderão ser estendidas até a temperatura ambiente, segundo os pesquisadores.

O material, construído à base de seleneto de bismuto, pode dar um verdadeiro impulso ao campo da spintrônica, uma tecnologia emergente que utiliza os elétrons para armazenar informações - com aplicações em computação ultra miniaturizada e em computação quântica.

Nanofitas

Para criar as nanofitas, os pesquisadores usaram uma técnica bem conhecida, chamada síntese vapor-líquido-sólido.

O vapor de seleneto de bismuto reage, sob baixa pressão e calor, com nanopartículas de ouro especialmente preparadas para formar pequenas gotas líquidas. Uma vez saturado o ambiente, começam a surgir fitas sólidas de seleneto bismuto, cada uma ligada a uma partícula de ouro. O diâmetro das partículas de ouro determina a espessura das nanofitas.

A fabricação de nanofitas cada vez mais finas, até que eles sejam praticamente só superfície, pode ser a chave para se observar seus estranhos comportamentos a temperatura ambiente.

Os cientistas já são capazes de fazer nanofitas com apenas 10 átomos de espessura - 25 vezes mais finas do que quando eles submeteram o primeiro artigo de sua descoberta para publicação.

Bizarrices

"Nós estamos numa espécie de exploração científica preliminar neste momento", afirma Keji Lai, outro membro da equipe. "No início das pesquisas com semicondutores, as pessoas gastaram muito tempo apenas compreendendo sua ciência fundamental. Uma vez estabelecidas as propriedades físicas desses materiais, os engenheiros puderam usá-los para construir estruturas complexas, trazendo-os para o nosso dia a dia."

Embora ainda não tenham terminado suas novas experiências, os modelos teóricos indicam que, na espessura de 10 átomos, os elétrons que circulam em cima e em baixo da nanofita poderão se cruzar. Mas, para se ter uma ideia concreta das novas "bizarrices" que isso poderá gerar, será necessário esperar o próximo artigo científico da equipe.

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