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Posted in | Nanomaterials

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Cientistas revelam Mecanismo microscópica Atrás superisolamento

Published on December 12, 2009 at 8:06 PM

Cientistas do Departamento dos EUA de Energia do Argonne National Laboratory descobriram o mecanismo por trás do fenômeno microscópico da superisolamento, a capacidade de certos materiais para bloquear completamente o fluxo de corrente elétrica a baixas temperaturas. A essência do mecanismo é o que os pesquisadores chamaram de "relaxamento de energia multi-estágio."

Uma imagem de microscopia eletrônica de nitreto de titânio, no qual o efeito de superisolamento foi observada pela primeira vez. Cortesia Argonne National Laboratory.

Tradicionalmente, a dissipação de energia que acompanha o fluxo de corrente é visto como uma desvantagem, já que transforma energia elétrica em calor e, portanto, resulta em perdas de energia. Em matrizes de junções túnel que são as unidades de construção básicos da eletrônica moderna, esta dissipação permite a geração de corrente.

Argonne cientista Valerii Vinokour, juntamente com a russa Tatyana cientistas Baturina e Chtchelkatchev Nikolai, constatou que em temperaturas muito baixas a transferência de energia de elétrons tunelamento ao ambiente térmico pode ocorrer em várias etapas.

"Primeiro, os elétrons passando perdem sua energia não diretamente para o banho de calor, pois eles transferem sua energia para elétron-buraco plasma, que geram-se", disse Vinokour. "Then 'nuvem' este plasma transforma a energia adquirida para o calor. Assim, corrente de tunelamento é controlado pelas propriedades dessa nuvem de elétrons-buraco".

Enquanto os elétrons e buracos na nuvem de plasma são capazes de mover-se livremente, podem servir como um reservatório de energia, mas temperaturas abaixo de certos elétrons e buracos estar vinculado em pares. Isso não permitir a transferência de energia de elétrons de tunelamento e impede a corrente de tunelamento, enviando a condutividade do sistema inteiro para zero.

"Elétron-buraco plasma desaparece do jogo e os elétrons não podem gerar a energia necessária para a troca de túneis", disse Vinokour.

Porque a transferência de corrente em filmes finos e sistemas granulares que apresentam superinsulating comportamento depende de tunelamento de elétrons, o relaxamento de vários estágios explica a origem do superinsulators.

Superisolamento é o oposto da supercondutividade, em vez de um material que não tem resistividade, um superinsulator tem uma resistência quase infinita. Integração dos dois materiais pode permitir a criação de uma nova classe de dispositivos eletrônicos quânticos. Esta descoberta poderá um dia permitir que os pesquisadores para criar super-sensíveis sensores e outros dispositivos eletrônicos.

Um artigo anterior sobre a descoberta de superisolamento foi publicado na revista Nature em 03 de abril de 2008. Um artigo sobre o mecanismo por trás superisolamento foi publicado na Physical Review Letters.

Last Update: 9. October 2011 14:17

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