Compreendendo transporte de elétrons em sistemas nanométricos

Destaque em Física, semana de 09 de novembro de 2017

destaque 09112017

Um tema extremamente importante da área de nanotecnologia hoje é a compreensão do transporte de elétrons em sistemas nanoestruturados, regidos pela intrigante mecânica quântica. E um avanço importante acaba de ser obtido por um grupo de pesquisadores no Brasil e nos Estados Unidos.

O trabalho, publicado em 12 de setembro no periódico "Physical Review Letters", vai além de uma fórmula obtida há um quarto de século pelos físicos Yigal Meir e Ned Wingreen para o cálculo das propriedades de transporte eletrônico em circuitos quânticos.

Ela tem sido aplicada com sucesso para descrever a corrente elétrica e a condutância em sistemas mesoscópicos onde as interações eletrônicas são importantes, mas tem dificuldades quando aplicada a sistemas menores. O novo trabalho, que tem como primeiro autor Luis Gregório Dias, pesquisador do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP), consegue fazer uma generalização mais ampla do resultado de Meir-Wingreen.

"Obtivemos uma solução para um problema que estava aberto há 25 anos", diz Gregório Dias. "Isso mostra que nosso entendimento sobre o que acontece com os elétrons nesses tipos de circuitos quânticos ainda não é completo, mesmo do ponto de vista teórico."

A pesquisa foi motivada por resultados de experimentos de transporte quântico realizados no Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) e na Universidade de Grenoble, França, que foram publicados em 2015. Os pesquisadores do Brasil e dos EUA agora propõem uma nova interpretação para os dados experimentais, que envolve um ingrediente crucial: a interação entre os elétrons do sistema, levando ao chamado efeito Kondo. Essa generalização é um avanço importante na compreensão de sistemas quânticos em que o efeito Kondo não é de alguma forma destruído.

Espera-se que pesquisas como essas ajudem a tornar circuitos em nanoescala comercialmente viáveis. Além de Gregório Dias, o trabalho contou com a participação de Sergio Ulloa, da Universidade de Ohio (EUA), Caio Lewenkopf, da Universidade Federal Fluminense, e Edson Vernek e Gerson Ferreira, da Universidade Federal de Uberlândia.

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