Cientistas apanharam electrões a desaparecer entre orbitais atómicas

Frank Ceballos / Universidade do Kansas

-

Cientistas descobriram uma movimentação quântica muito estranha ao observarem electrões que viajam entre orbitais atómicas de três materiais. Em vez de viajarem da camada superior para a camada intermédia, esses electrões passaram directamente para a terceira, sem passar pela segunda.

Este fenómeno bizarro poderia ser usado para criar novos materiais Van der Waals, que combinam nanomateriais únicos para produzir novas propriedades úteis.

A força Van der Waals, assim chamada em homenagem ao cientista holandês Johannes Diderik van der Waals, é o que permite que as lagartixas andem pelas paredes – e também descreve qualquer tipo de forças de atracção entre moléculas que não acontecem sob a forma tradicional de ligações iónicas ou covalentes.

De uma forma simples, a força de Van der Waals é o resultado das atracções mecânicas entre partículas, em vez da atracção comum entre partículas positivas e negativas.

Há poucos anos, cientistas começaram a usar essas forças para criar novos materiais ao empilhar estruturas 2D diferentes sem ligações normais. Até agora, sabe-se muito pouco sobre a forma como os electrões viajam através desses materiais Van de Waals, e quão úteis são para aplicações electrónicas.

A experiência

Para descobrir isso, os especialistas realizaram experiências com materiais compostos por três camadas 2D que se unem por atrações Van der Waals.

As três camadas testadas foram o MoS2 (bissulfeto de molibdénio), o WS2 (sulfureto de tungsténio) e o MoSe2 (seleneto de molibdénio), todos materiais semicondutores, o que significa que conseguem conduzir electrões sem resistência.

Além disso, os materiais supercondutores respondem à luz com cores diferentes, o que significa que os especialistas podem usar lasers com cores diferentes para atingir apenas electrões em cada uma das três camadas, sem interferir nas outras. Isso permitiu que pudessem observar para onde é que os electrões viajam no material.

Para colocar os electrões em movimento, os cientistas usaram impulsos ultra-curtos de laser de apenas 100 femtossegundos (um milionésimo de um bilionésimo de segundo) para libertar electrões da camada de MoS2.

“A cor do impulso de laser foi escolhida para que apenas os electrões da camada superior fossem libertados”, descreve Hui Zhao, da Universidade de Kansas (EUA).

“Depois usámos outro impulso de laser com a cor certa para a camada inferior de MoS2, para detectar o aparecimento desses electrões nesta camada. O segundo impulso foi realizado para atingir a amostra 1 picossegundo – cerca de mil femtossegundos – depois do primeiro impulso”, explica o especialista.

A equipa concluiu que os electrões se movimentavam da camada superior para a camada inferior em apenas 1 picossegundo.

Para descobrir como é que tal situação estava a acontecer, os cientistas usaram um terceiro impulso de laser com outra cor para monitorizar a camada central – e descobriram que nenhum elétrão passou por ela, desafiando a física tradicional.

“Se esses electrões seguissem o senso comum como as partículas clássicas fazem, deveriam passar pela camada central, neste picossegundo”, diz Zhao.

Para confirmar que não houve nenhum erro na experiência, o procedimento foi repetido por outra equipa, na Universidade de Nebraska-Lincoln, nos EUA, e os resultados foram exactamente iguais.

De acordo com o estudo publicado na revista Nano Letters, este é um óptimo sinal de que os materiais Van der Waals podem revolucionar as tecnologias e permitir o desenvolvimento de novos materiais.

PARTILHAR

1 COMENTÁRIO

  1. Não sou especialista, mas parece-me o bem conhecido efeito túnel.
    Este efeito é utilizado comercialmente nos díodos de efeito túnel, e outros.

RESPONDER

Numa empresa neozelandesa só se trabalham quatro dias por semana (mas a produtividade aumentou)

Em março e abril do ano passado, uma empresa neozelandesa implementou um novo modelo laboral: trabalhar apenas quatro dias por semana. O estudo final foi publicado esta terça-feira e as conclusões mostram resultados animadores. Quase um …

Portugueses não sabem fazer queixa contra discriminação (e acham que não vale a pena)

Quase toda a gente já ouviu falar de discriminação ou crimes de ódio, mas a maioria tem dificuldade em distinguir os conceitos, desconhece o que fazer perante um caso ou a quem recorrer para fazer …

Imigrantes que entraram ilegais em Portugal terão visto desde que tenham um ano de descontos

Os imigrantes que se encontram em Portugal a trabalhar e a descontar para a Segurança Social há pelo menos 12 meses vão poder ter a autorização de residência mesmo que não tenham entrado no país …

Estudantes no Porto até aos 15 anos vão andar gratuitamente de metro e autocarro

A Câmara do Porto vai garantir passes gratuitos para residentes estudantes na cidade até aos 15 anos, complementando a medida do Governo que prevê a gratuitidade do título de transporte até aos 12 anos. O anúncio …

Ryanair e Wizz Air multadas por restrições na bagagem de mão

A autoridade da concorrência italiana aplicou nesta quinta-feira uma multa de três milhões de euros à companhia aérea Ryanair e de um milhão de euros à Wizz Air, outra low cost, pelo suplemento aplicado à …

Falta de limpeza de terrenos motivou mais de 8 mil autos de contraordenação em 2018

A Guarda Nacional Republicana (GNR) revelou esta sexta-feira que foram levantados 8.425 autos de notícia por contraordenação devido à falta de limpeza de terrenos florestais durante 2018, o que corresponde a uma média de 23 …

Venezuela. Militares disparam contra civis e fazem dois mortos e vários feridos

Confrontos na fronteira entre a Venezuela e o Brasil fizeram um morto e vários feridos esta sexta-feira. A tensão aumentou quando um grupo de cidadãos tentava manter aberta parte da fronteira sul do país. A notícia …

Telecomunicações. Pôr fim a um contrato de fidelização pode ficar mais barato

A Autoridade Nacional de Comunicações quer mudar as regras das fidelizações nos contratos com as operadores de telecomunicações. O regulador pretende que baixem os custos para os clientes. Esta é uma das propostas que a Anacom …

Rio chega à caixa de correio dos portugueses para dizer que tenta fazer diferente ("mas não é fácil")

Rui Rio escreveu uma carta aos portugueses para defender que desde que assumiu o papel de presidente do PSD tem tentado atuar em nome do interesse nacional, mas "não é fácil". "Caro concidadão." É desta forma …

Códigos misteriosos e encontros com políticos. MP passa agenda de Salgado a pente fino

Encontros com políticos, como Sócrates e Passos Coelho, e 40 reuniões com Manuel Pinho, entre códigos secretos que envolvem António Mexia, o presidente da EDP. São alguns dos dados que as agendas de Ricardo Salgado, …