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Um artigo recente liderado pela UNSW e publicado em Comunicações da Natureza apresenta uma nova maneira emocionante de ouvir avalanches de átomos em cristais.
O movimento em nanoescala dos átomos quando os materiais se deformam leva à emissão de som. Este chamado ruído crepitante é um fenômeno invariante de escala encontrado em vários sistemas materiais como resposta a estímulos externos, como força ou campos externos.
Movimentos bruscos de materiais na forma de avalanches podem abranger muitas ordens de magnitude em tamanho e seguir regras de escala universais descritas por leis de potência. O conceito foi originalmente estudado como ruído de Barkhausen em materiais magnéticos e agora é usado em diversos campos, desde pesquisa de terremotos e monitoramento de materiais de construção até pesquisas fundamentais envolvendo transições de fase e redes neurais.
O novo método para medições de ruído crepitante em nanoescala desenvolvido por pesquisadores da UNSW e da Universidade de Cambridge é baseado na nanoindentação SPM.
“Nosso método nos permite estudar o ruído crepitante de características individuais em nanoescala em materiais, como paredes de domínio em ferroelétricos”, diz o autor principal, Dr. Cam Phu Nguyen. “Os tipos de avalanches de átomos diferem em torno dessas estruturas quando o material se deforma.”
Um dos aspectos mais intrigantes do método é o fato de que características individuais em nanoescala podem ser identificadas por meio de imagens da superfície do material antes de indentá-lo. Essa diferenciação possibilita novos estudos que não eram possíveis anteriormente.
Numa primeira aplicação da nova tecnologia, os investigadores da UNSW usaram o método para investigar descontinuidades em materiais ordenados, chamadas paredes de domínio.
“As paredes de domínio têm sido o foco de nossa pesquisa há algum tempo. Elas são altamente atraentes como blocos de construção para a eletrônica pós-lei de Moore, “diz o autor Prof Jan Seidel, também da UNSW. “Mostramos que os expoentes críticos para avalanches são alterados nessas características em nanoescala, levando a uma supressão da criticidade mista, que de outra forma está presente nos domínios.”
Do ponto de vista das aplicações e das novas funcionalidades dos materiais, a microscopia de ruído crepitante apresenta uma nova oportunidade para gerar conhecimento avançado sobre tais características em nanoescala. O estudo discute aspectos experimentais do método e fornece uma perspectiva sobre futuras direções e aplicações de pesquisas.
O conceito apresentado abre a possibilidade de investigar a crepitação de características individuais em nanoescala em uma ampla gama de outros sistemas de materiais.
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