Descoberta nova partícula que interfere no movimento da eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/05/2010

O experimento demonstrou que o modelo de bandgap baseado unicamente no elétron não é suficiente para descrever o movimento das cargas elétricas no grafeno, que é muito mais complexa do que se imaginava.
[Imagem: Bostwick et al./Science]

Como a eletricidade se move

Você aprendeu na escola que a eletricidade é criada pelo movimento dos elétrons.

Se foi um pouco mais aplicado, aprendeu também que o movimento da eletricidade se dá por meio dos "portadores de carga" - os próprios elétrons, negativos, e as lacunas, positivas, onde os elétrons se alojam durante seu movimento.

Mas as coisas começam a se tornar mais emocionantes conforme se mergulha rumo ao mundo nano.

Tome por exemplo o grafeno, um material formado por uma única camada de átomos de carbono e que é visto como um dos mais promissores tanto na área de materiais quanto na eletrônica.

Plasmon

Como a eletricidade se move no grafeno?

Ela continua tendo elétrons e lacunas como portadores de carga, mas que começam a ser influenciados pelos plasmons de superfície - vale lembrar que o grafeno é bidimensional, ou seja, ele é inteiro superfície.

Os plasmons de superfície são ondas de luz acopladas a ondas de elétrons, que surgem na interface entre um metal e um dielétrico, um material não-condutor, como o ar - ou seja, ao longo de todo o grafeno.

Essas "oscilações de densidade" movem-se de forma parecida com o som, através do "mar de elétrons" que existe na superfície do grafeno.

Plasmaron

Agora, pela primeira vez, os cientistas detectaram um plasmaron, uma quase-partícula, ou partícula composta, formada por uma portadora de carga normal acoplada a um plasmon.

"Embora os plasmarons tenham sido propostos teoricamente na década de 1960, e evidências indiretas deles já tenham sido encontradas, o nosso trabalho consiste na primeira observação de suas bandas de energia distintas," afirma Eli Rotenberg, do Laboratório Lawrence Berkeley, nos Estados Unidos.

Rotenberg é o coordenador do grupo que identificou diretamente a assinatura inequívoca do plasmaron.

Plasmônica

O entendimento das relações existentes entre esses três tipos de "partículas" - portadoras de carga (elétrons e lacunas), plasmons e plasmarons - pode levar ao uso do grafeno na chamada plasmônica.

O nome plasmônica vem dos plasmons de superfície. Assim como nos circuitos eletrônicos atuais, os sinais são transmitidos por elétrons, nos futuros circuitos plasmônicos os sinais serão transmitidos pela oscilação conjunta de sinais elétricos e ópticos.

Até agora os experimentos vinham se baseando sobretudo nas quase-partículas chamadas polaritons. Os plasmarons vêm se somar à caixa de ferramentas dos cientistas em busca dessa área emergente da tecnologia em nanoescala, frequentemente chamada de "luz por meio de fios".

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