Eletricidade é guiada no interior de metais usando luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/08/2025

O nome é complicado - controle da deformação epitaxial da anisotropia eletrônica - mas os usos são muito práticos.
[Imagem: Seung Gyo Jeong et al. - 10.1126/sciadv.adw7125]

Guiando a eletricidade

Cientistas descobriram uma maneira de manipular a direção do fluxo de eletricidade em filmes metálicos ultrafinos à temperatura ambiente usando luz.

É uma ferramenta radical, uma que abre caminho para aumentar a eficiência energética de quase tudo, dos computadores e sensores aos dispositivos de informação quântica.

A equipe mostrou que as camadas ultrafinas, como as usadas em inúmeras tecnologias, podem se comportar de maneira diferente dependendo da direção do fluxo de cargas elétricas - tanto na forma como respondem à luz quanto na forma como a eletricidade passa por elas.

"Este trabalho demonstra que agora podemos adaptar a condutividade ultrarrápida em metais usando o mesmo tipo de controle preciso da deformação epitaxial, um método anteriormente reservado para semicondutores ou isolantes," disse o professor Bharat Jalan, da Universidade de Minnesota, nos EUA. "Resolvemos esse problema projetando cuidadosamente camadas metálicas ultrafinas que interagem com a luz de novas maneiras - algo que não se vê na versão mais espessa deste material."

A deformação altera a disposição dos átomos, fazendo-os "apontar" em diferentes direções, o que altera como o material como um todo responde à incidência da luz. Como o efeito funciona a temperatura ambiente, ele poderá ser usado em tecnologias do mundo real.

Desafiando as teorias

A demonstração da técnica foi feita usando camadas ultrafinas de dióxido de rutênio (RuO₂) cultivadas sobre um substrato de dióxido de titânio (TiO₂).

Acreditava-se que os metais tradicionais não possuíssem o controle direcional necessário para a emergência desse mecanismo devido à sua natureza complexa e multibanda. De fato, ninguém acreditava que isso fosse possível, e nem mesmo havia teorias apontando nesse sentido. "Isto desafia antigas suposições na física da matéria condensada e abre um caminho fundamentalmente novo para manipular carga e luz em sistemas metálicos," disse o pesquisador Seunggyo Jeong.

Mas a equipe descobriu que, ao explorar o aninhamento de bandas - uma característica da estrutura eletrônica - a resposta ultrarrápida pode ter uma propriedade física com valor diferente quando medida em diferentes direções.

Isto deverá contribuir para o desenvolvimento de dispositivos de alto desempenho e baixo consumo de energia para computação, armazenamento de dados, sensoriamento e comunicações seguras. A seguir, os pesquisadores planejam integrar os filmes de RuO₂ em circuitos reais e verificar se o fenômeno ocorre em outros sistemas de óxidos.

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