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Novo estado da matéria – NextBigFuture.com

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Os físicos do Nordeste descobriram uma nova maneira de manipular a carga elétrica e acidentalmente descobriram um novo estado da matéria. E as mudanças no futuro de nossa tecnologia podem ser monumentais.

“Quando esses fenômenos são descobertos, a imaginação é o limite”, diz Swastik Kar, professor associado de física. “Isso pode mudar a maneira como podemos detectar e comunicar sinais. Isso pode mudar a maneira como podemos sentir as coisas e o armazenamento de informações, e possibilidades nas quais ainda nem pensamos ”.

A capacidade de mover, manipular e armazenar elétrons é essencial para a grande maioria da tecnologia moderna, esteja tentando coletar energia do sol ou jogando Plants vs. Zombies em nosso telefone. Em um artigo publicado em nanoescala, os pesquisadores descreveram uma maneira de fazer os elétrons fazerem algo totalmente novo: distribuir-se uniformemente em um padrão cristalino e estacionário.

Nanoescala – Evidência de uma rede bidimensional puramente eletrônica na interface de heteroestruturas TMD / Bi2Se3

“Estou tentado a dizer que é quase uma nova fase da matéria”, diz Kar. “Porque é puramente eletrônico.”

Eles estão olhando para novos materiais 2D. Esses materiais são compostos de um padrão repetitivo de átomos, como um tabuleiro de xadrez sem fim, e são tão finos que os elétrons neles só podem se mover em duas dimensões.

Empilhar esses materiais ultrafinos pode criar efeitos incomuns, pois as camadas interagem em um nível quântico.

Kar e seus colegas estavam examinando dois desses materiais 2D, seleneto de bismuto e um dichalcogeneto de metal de transição, em camadas uns sobre os outros como folhas de papel. Foi quando as coisas começaram a ficar estranhas.

“Sob certos ângulos, esses materiais parecem formar uma maneira de compartilhar seus elétrons que acaba formando essa terceira rede geometricamente periódica”, diz Kar. “Uma matriz perfeitamente repetível de poças eletrônicas puras que residem entre as duas camadas.”

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No início, Kar assumiu que o resultado foi um erro. As estruturas cristalinas dos materiais 2D são pequenas demais para serem observadas diretamente; portanto, os físicos usam microscópios especiais que disparam feixes de elétrons em vez de luz. À medida que os elétrons passam pelo material, eles interferem entre si e criam um padrão. O padrão específico (e um monte de matemática) pode ser usado para recriar a forma do material 2D.

Quando o padrão resultante revelou uma terceira camada que não poderia vir de nenhuma das outras duas, Kar pensou que algo havia dado errado na criação do material ou no processo de medição. Fenômenos semelhantes já foram observados antes, mas apenas em temperaturas extremamente baixas. As observações de Kar estavam em temperatura ambiente.

Quando dois padrões ou grades repetidos são deslocados, eles se combinam para criar um novo padrão (você pode replicar isso em casa, sobrepondo os dentes de dois pentes planos). Cada material 2D tem uma estrutura repetitiva, e os pesquisadores demonstraram que o padrão criado quando esses materiais são empilhados determina onde os elétrons acabarão.

“É aí que se torna quantum mecanicamente favorável para as poças residirem”, diz Kar. “Está quase guiando essas poças de elétrons para permanecerem lá e em nenhum outro lugar. É fascinante.

Embora a compreensão desse fenômeno ainda esteja em sua infância, ela tem o potencial de impactar o futuro da eletrônica, dos sistemas de detecção e detecção e do processamento de informações.

“A emoção neste momento é poder potencialmente demonstrar algo que as pessoas nunca pensaram que poderia existir à temperatura ambiente antes”, diz Kar. “E agora, o céu é o limite em termos de como podemos aproveitá-lo.”

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Abstrato
Quando os materiais 2D são empilhados verticalmente, a nova física emerge das interações orbitais entre camadas e transferência de carga modulada pela periodicidade adicional do registro atômico entre camadas (superirticulado moiré). Surpreendentemente, relativamente pouco se sabe sobre a distribuição no espaço real das cobranças transferidas dentro dessa estrutura. Aqui, fornecemos as primeiras indicações experimentais de uma rede não-atômica no espaço real formada por redistribuição de carga induzida por acoplamento entre camadas em heteroestruturas 2D bi2Se3 / dichalcogeneto de metal de transição (TMD) 2D empilhadas verticalmente. Robusta o suficiente para dispersar feixes de elétrons de 200 keV, essa rede não atômica gera padrões de difração de área selecionados que correspondem excelentemente a padrões simulados de superláticos moiré dos cristais parentais, sugerindo sua localização em locais de registro atômico de alta camada. A Teoria Funcional da Densidade (DFT) prevê que conjuntos de cargas concentradas residem na região intercalar, localizada em locais de registro atômico próximo do vizinho mais próximo, sugerindo que as redes não atômicas são independentes, residem na região intercalar e são puramente eletrônicas.

FONTES – Northeastern University, Nanoscale Journal
Escrito por Brian Wang, Nextbigfuture.com

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