Interruptor de luz para electrões: investigadores criam interface condutora em materiais de níquelato
Um passo significativo para a eletrónica controlada pela luz
Anúncios
Utilizando luz ultravioleta (UV), os cientistas conseguiram ligar e desligar um estado extremamente condutor em segundos na interface entre dois materiais de óxido. Este recém-descoberto "interrutor de luz para electrões" é um passo importante para a eletrónica controlada pela luz e poderá também vir a desempenhar um papel na supercondutividade. Os resultados foram publicados na revista Nature Materials. A equipa internacional de investigação inclui a física teórica Professora Rossitza Pentcheva (Universidade de Duisburg-Essen) e o seu antigo colega, Dr. Benjamin Geisler (Universidade da Florida).
O aspeto fundamental do nosso trabalho é o facto de um estado excecionalmente condutor poder ser ligado e desligado apenas pela luz - quase como carregar num interrutor", afirma a Professora Pentcheva do Departamento de Física da Universidade de Duisburg-Essen (UDE). Isto abre novas possibilidades para manipular a supercondutividade nos niquelatos utilizando impulsos de luz ultra-rápidos".
No centro da investigação está o NdNiO₂, um representante dos chamados niquelatos de camada infinita. Esta classe de materiais é semelhante aos supercondutores de alta temperatura de óxido de cobre e tem ganho cada vez mais atenção nos últimos anos, uma vez que se torna supercondutora em condições específicas.
Já em 2020, Geisler e Pentcheva previram que um chamado gás de electrões bidimensional poderia formar-se na interface entre o niquelato NdNiO₂ e o titanato de estrôncio isolante (SrTiO₃) - uma camada extremamente fina na qual os electrões se movem quase sem resistência. Estes estados são considerados fundamentais para o desenvolvimento futuro da nanoelectrónica, da spintrónica e da informação quântica. No entanto, em experiências anteriores, este gás de electrões não apareceu, uma vez que os átomos na interface se misturaram mais fortemente do que o esperado - como mostrado num estudo colaborativo das Universidades de Cornell, Stanford e Duisburg-Essen publicado em 2023 na Nature Materials.
A equipa internacional de investigação utilizou agora a luz como um estímulo específico: nas suas experiências, iluminaram a interface com luz ultravioleta e mediram simultaneamente a sua condutividade eléctrica. Em paralelo, Geisler e Pentcheva realizaram simulações quântico-mecânicas no supercomputador da UDE para descrever com precisão o comportamento dos electrões.
Quando a luz é ligada, o material muda abruptamente: a sua resistência eléctrica cai até um fator de cem mil - a amostra conduz subitamente cerca de 100 000 vezes melhor", explica Pentcheva. O efeito é causado por um minúsculo campo elétrico na interface, que canaliza os electrões induzidos pelos raios UV ao longo de uma pista invisível para uma camada ultrafina. Aí, movem-se com uma facilidade notável e formam um gás de electrões altamente condutor. Assim que a luz é desligada, o estado desaparece completamente - o material regressa à sua condição original sem qualquer alteração duradoura.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
David Sanchez-Manzano, G. Krieger, A. Raji, B. Geisler, H. Sahib, V. Humbert, H. Jaffrès, J. Santamaría, R. Pentcheva, A. Gloter, D. Preziosi, Javier E. Villegas; "Giant photoconductance at infinite-layer nickelate/SrTiO3 interfaces via an optically induced high-mobility electron gas"; Nature Materials, 2025-10-10
Outras notícias do departamento ciência
