Transição de fase metal-isolante em dióxido de vanádio

Um dos materiais mais intrigantes do ponto de vista de aplicações tecnológicas é o dióxido de vanádio (VO2). Isso porque ele tem uma mudança de fase que acontece a temperaturas muito próximas da temperatura ambiente, em que ele deixa de se comportar como metal e passa a agir como um isolante – e a mudança acontece numa escala de tempo muito pequena.

Por isso, pesquisadores especulam que, com apenas um ligeiro resfriamento, ele poderia se tornar útil para aplicações em dispositivos. Mas ainda é preciso desenvolver uma compreensão mais sofisticada de como se dão essas mudanças de fase.

Foi exatamente em torno desse problema que girou um estudo realizado em parceria por W. H. Brito e M. C. O. Aguiar, pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais, e K. Haule e G. Kotliar, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Rutgers, nos Estados Unidos.

Em artigo publicado em 27 de julho na “Physical Review Letters”, eles fazem uma análise teórica da estrutura eletrônica do dióxido de vanádio em suas duas fases, conhecidas como M1 (metálica) e M2 (isolante), com base em uma combinação de uma teoria de densidade funcional e cálculos de teoria de campo médio dinâmico, de forma completamente auto-consistente.

O trabalho mostra que a física de Mott, assim chamada em homenagem a sir Nevill Francis Mott (1905-1996), vencedor do Prêmio Nobel em Física de 1977, tem ligação fundamental com todas as fases do VO2. E com isso foi possível estabelecer a conexão entre o aumento da temperatura e a transição de fase, da forma que ela é observada em experimentos.

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