Nanofios que passam de isolantes a condutores batem silício
A liga de óxido de vanádio e chumbo só apresenta suas interessantes propriedades quando é sintetizada na forma de nanofios.
Ou 0 ou 1
Os nanofios têm chamado a atenção da indústria eletroeletrônica desde que foram sintetizados de forma prática pela primeira vez, em 2009.
Cruzando a fronteira interdimensional, coexistindo entre uma e duas dimensões, eles estão sendo estudados para a fabricação de quase tudo no reino da nanotecnologia, de memórias e nano-LEDs, até células solares e lasers.
Agora, Peter Marley e seus colegas da Universidade de Buffalo, nos Estados Unidos, sintetizaram um novo nanofio que pode substituir o silício em processadores mais rápidos.
Quando expostos a uma tensão, os nanofios passam de um comportamento isolante, no qual resistem à passagem da energia, a um comportamento condutor, deixando fluir a eletricidade como se fossem metálicos.
Cada um desses estados - isolante e condutor - pode funcionar como o "0" e "1" de um sistema binário, servindo tanto para executar cálculos quanto para armazenar informações digitais.
Vanádio e chumbo
Os novos nanofios foram sintetizados com uma liga de óxido de vanádio e chumbo (PbV2O5). E é só nesse formato que suas interessantes propriedades se revelam.
"Quando os materiais crescem em bruto, há muito defeitos nos cristais, e você não consegue ver essas propriedades interessantes," disse Marley. "Mas quando você os cresce em nanoescala, você sai com um material puríssimo."
A estrutura cristalina única é crucial para a capacidade dos nanocristais de óxido de vanádio e chumbo passarem de isolante para metálico sob a ação da eletricidade.
Na fase isolante, a posição do chumbo na estrutura cristalina induz a formação de "poças" de elétrons. Quando a tensão é aplicada, essas poças se juntam, permitindo que a eletricidade flua livremente.
O grande interesse em sua utilização prática é que sua velocidade de chaveamento - a passagem de isolante para condutor e vice-versa - é extremamente elevada, o que abre caminho para o processamento rápido de informações.
Embora o rendimento eletrônico do material seja excepcional, antes que esses nanofios tenham uso prático a presença do chumbo em sua composição deverá ser levada em conta, pelo potencial de impacto à saúde e ao meio ambiente.
Artigo: Charge Disproportionation and Voltage-Induced Metal-Insulator Transitions Evidenced in β-PbxV2O5 Nanowires
Autores: Peter M. Marley, Adam A. Stabile, Chun Pui Kwan, Sujay Singh, Peihong Zhang, G. Sambandamurthy, Sarbajit Banerjee