Energia

Condutor elétrico é feito juntando dois isolantes

Condutor elétrico é feito juntando dois isolantes
O comportamento condutor surge na interface entre as camadas de dois materiais que, isoladamente, são isolantes. [Imagem: P. Xu et al.]

Gases de elétrons

Peng Xu, da Universidade de Minnesota, nos EUA, conseguiu algo que parece impossível: criar um condutor elétrico usando dois materiais isolantes.

Xu descobriu que combinar dois óxidos sólidos, cada um dos quais eletricamente isolante, sobrepondo-os com uma orientação cristalina precisa, gera uma camada muito densa de elétrons de alta mobilidade.

Essa camada condutora entre os isolantes surge quando um óxido de titânio e neodímio (NdTiO3) é emparelhado com um óxido de titânio e estrôncio (SrTiO3).

As análises mostraram que os elétrons que saem das camadas à base de neodímio rumo às camadas à base de estrôncio são "itinerantes", constituindo o mais intenso "gás de elétrons 2D" já obtido.

Gases de elétrons desempenham um papel importante na física das interfaces, como demonstrado em experimentos como o controle de transistores à distância, além de estarem na base de novos componentes eletrônicos, como o transístor a vácuo.

Segundo a equipe, a densidade dessa camada de elétrons - a mais elevada já observada na junção de dois materiais - abre o caminho para uma nova classe de componentes eletrônicos, componentes capazes de superar os gargalos da eletrônica tradicional.

Interfaces entre materiais

Embora juntar dois isolantes para fazer um condutor soe como algo estranho, na verdade já se imaginava há tempos que isso seria possível.

Como os pesquisadores da área dos novos materiais gostam de reafirmar, a funcionalidade dos materiais parece estar sempre na interface entre eles, e não exatamente nas características intrínsecas de cada um isoladamente. Por exemplo, as células solares e os LEDs funcionam devido aos efeitos fotoelétrico e de fotoemissão que surgem na interface entre dois materiais semicondutores.

A importância da camada superficial dos materiais também é bem conhecida, como no caso dos chamados isolantes topológicos. Mas as interfaces sempre rendem frutos interessantes, como o sólido que nasce na fronteira entre dois líquidos e este recém-descoberto condutor com pais isolantes.

Bibliografia:

Quasi 2D Ultrahigh Carrier Density in a Complex Oxide Broken-Gap Heterojunction
Peng Xu, Timothy C. Droubay, Jong Seok Jeong, K. Andre Mkhoyan, Peter V. Sushko, Scott A. Chambers, Bharat Jalan
Advanced Materials Interfaces
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/admi.201500432




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