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domingo, setembro 27, 2020
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Uma nova maneira de ajustar materiais exóticos: fino, elástico e grampo

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                              Pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory e da Stanford University fizeram uma membrana super fina e flexível a partir de um óxido normalmente quebradiço, cultivando-a em uma superfície revestida com um composto que se dissolve na água. Quando o revestimento foi dissolvido, a membrana (vermelho escuro) flutuou livre. O alongamento dessa membrana revelou como a tensão afeta as propriedades eletrônicas do material. Crédito: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory              Uma maneira de alterar as propriedades de um material é esticá-lo um pouquinho, para que seus átomos estejam mais afastados, mas os laços entre eles não se rompem. Essa distância extra afeta o comportamento dos elétrons, que determinam se o material é um isolador ou condutor de eletricidade, por exemplo.                                                       Mas para uma classe importante de materiais óxidos complexos, o alongamento não funciona tão bem; eles são tão quebradiços quanto xícaras de café em cerâmica e se quebram. Cientistas do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia e da Universidade de Stanford encontraram agora uma maneira de contornar esse problema para um óxido complexo conhecido como LCMO. Eles criaram uma membrana super fina e flexível a partir do material normalmente quebradiço, usaram micromanipuladores para esticá-lo em um pequeno aparelho e colaram-no no lugar para preservar o estiramento. Ao aplicar um calor suave para derreter a cola, eles poderiam liberar e esticar a mesma membrana transparente repetidamente e vê-la passar de isolante a condutor e vice-versa. O alongamento também alterou suas propriedades magnéticas. “Podemos realmente esticar e esticar essas coisas dramaticamente, em até 8%”, disse Harold Hwang, professor do SLAC e Stanford e pesquisador do Instituto Stanford de Ciências de Materiais e Energia (SIMES). “Isso abre um mundo totalmente novo de possibilidades que terão um impacto além deste estudo em particular”. A equipe de pesquisa relatou suas descobertas na Science hoje. Novas maneiras de flutuar livremente e esticar A LCMO, ou óxido de manganês de cálcio e lantânio, é o que é conhecido como material quântico, porque seus elétrons se comportam de maneiras não convencionais e muitas vezes surpreendentes. Os cientistas querem poder controlar e ajustar esse comportamento para uma nova geração de eletrônicos com aplicações em transmissão de energia, transporte, computação, sensores e detectores.                               Para ver como a tensão afeta as propriedades eletrônicas de um material quebradiço de óxido, os pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory e da Stanford University a transformaram em uma membrana super fina e flexível, usaram micromanipuladores para esticá-lo em um pequeno aparelho e colaram-no no lugar para preservar o trecho. O alongamento mudou o material de condutor elétrico para isolador e alterou suas propriedades magnéticas. A técnica pode ser usada para estudar e projetar uma ampla gama de materiais para uso em itens como sensores e detectores. Crédito: Seung Sae Hong, Greg Stewart / Laboratório Nacional de Aceleradores da SLAC              Filmes finos de materiais quânticos são geralmente cultivados na superfície de outro material. Há quatro anos, o grupo de Hwang relatou uma maneira fácil de separar essas camadas delicadas para que elas pudessem ser estudadas de novas maneiras. Um dos pesquisadores que trabalhou nesse estudo, Seung Sae Hong, também liderou este. Ele usou o novo método para criar e liberar pequenos pedaços de LCMO mais finos do que nunca – com menos de 20 nanômetros de espessura. Eles eram quase transparentes e surpreendentemente flexíveis. Seria difícil esticar diretamente um fragmento tão pequeno e frágil, mas Hong contornou esse problema colocando-o em uma fina película de polímero – como uma sacola plástica de uma mercearia – onde ficava por vontade própria.                                                                                      Depois, prendeu o filme de polímero em cada um dos seus quatro lados e usou um micromanipulador para puxá-lo e esticá-lo – algumas vezes em uma direção, outras em ambas as direções ao mesmo tempo. Uma vez que a LCMO foi esticada, seu apoio de polímero pode ser colado a outra superfície e levado a outro instrumento para exame com raios-X. Inverter estados eletrônicos “Os experimentos foram bastante entediantes e difíceis”, disse Hong, que agora é professor assistente na Universidade da Califórnia, em Davis. “Veríamos o filme, aquecê-lo para amaciar a cola e relaxar o trecho, manipulá-lo de alguma outra maneira, congelá-lo no lugar e olhar novamente.” Os pesquisadores foram capazes de medir diretamente o espaçamento entre os átomos e confirmar que este aumentava com o alongamento. Eles também mediram a resistência elétrica do LMCO e descobriram que o alongamento o retirava de um estado metálico que prontamente conduz a eletricidade a um estado isolante, o que não ocorre. A aplicação de um forte campo magnético alterou o estado magnético do material e também o transformou novamente em metal. “Como ferramenta científica, isso é realmente emocionante”, disse Hong. “Ele abre oportunidades para manipular mecanicamente grandes classes de materiais de maneiras que não poderíamos fazer antes. E nos dá idéias de como podemos projetar materiais flexíveis para dispositivos eletrônicos, incluindo sensores e detectores que medem mudanças muito pequenas”.                                                                                                                                                                   Mais Informações: “Estados de tensão de tração extrema nas membranas La0.7Ca0.3MnO3” Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aax9753                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Citação:                                                  Uma nova maneira de ajustar materiais exóticos: fino, esticar e prender (2020, 2 de abril)                                                  consultado em 3 de abril de 2020                                                  https://phys.org/news/2020-04-fine-tune-exotic-materials-thin-clamp.html                                                                                                                                       Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma                                             parte pode ser reproduzida sem a permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.                                                                                                                               

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