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Nos últimos anos, os cientistas têm estudado materiais especiais chamados materiais topológicos, com atenção especial para a forma, ou seja, topologia, de suas estruturas eletrônicas (bandas eletrônicas). Embora não seja visível no espaço real, sua forma incomum em materiais topológicos produz várias propriedades únicas que podem ser adequadas para a fabricação de dispositivos de última geração.
Pensava-se que, para explorar as propriedades físicas topológicas, eram necessários materiais cristalinos, onde os átomos são altamente ordenados e arranjados em padrões repetidos. Materiais no estado amorfo, ou seja, onde os átomos estão desordenados e apenas periodicamente arranjados em curtas distâncias, foram considerados inadequados para abrigar as excelentes propriedades físicas dos materiais topológicos.
Agora, um grupo de pesquisa colaborativo verificou que mesmo materiais amorfos podem ter essas propriedades especiais. O grupo foi liderado pelo professor associado Kohei Fujiwara e pelo professor Atsushi Tsukazaki do Instituto de Pesquisa de Materiais (IMR) da Universidade de Tohoku; O professor Yasuyuki Kato e o professor Yukitoshi Motome da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade de Tóquio e o professor associado Hitoshi Abe do Instituto de Ciência da Estrutura de Materiais da High Energy Accelerator Research Organization.
Detalhes de suas descobertas foram relatados na revista Natureza Comunicações em 13 de junho de 2023.
“Descobrimos que o conceito de topologia de banda, que vem sendo discutido principalmente em cristais, também é válido e tecnologicamente útil em estados amorfos”, afirmou Fujiwara.
Para fazer sua descoberta, a equipe realizou experimentos e cálculos de modelo em filmes finos amorfos de ferro-estanho. Eles demonstraram que, apesar de um arranjo atômico de curto alcance, o material amorfo ainda apresentava os mesmos efeitos especiais que os materiais cristalinos, notadamente o efeito Hall anômalo e o efeito Nernst.
“Materiais amorfos são mais fáceis e baratos de fabricar em comparação com cristais, então isso abre novas possibilidades para o desenvolvimento de dispositivos usando esses materiais. Isso pode levar a avanços na tecnologia de detecção, que é importante para criar a Internet das Coisas (IoT), onde muitos dispositivos estão conectados e se comunicam entre si”, acrescenta Fujiwara.
Olhando para o futuro, o grupo está ansioso para descobrir mais materiais amorfos e desenvolver dispositivos inovadores usando-os.
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