Movimento do calor é fotografado em escala atômica

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 03/09/2025

Fsons

Enquanto estudavam fenmenos em escala atmica que impactam diretamente os componentes eletrnicos e qunticos de ltima gerao, cientistas conseguiram capturar as primeiras imagens das vibraes trmicas dos tomos.

E eles no apenas descobriram um novo tipo de movimento atmico, como mostraram que sua descoberta pode mudar para sempre o projeto das tecnologias eletrnicas ultrafinas – incluindo componentes de materiais 2D, como o grafeno – e das tecnologias qunticas.

Yichao Zhang e colegas da Universidade de Maryland, nos EUA, na verdade desenvolveram uma nova tcnica de microscopia eletrnica que lhes permitiu obter imagens diretas de um fenmeno fsico que afeta a supercondutividade e a conduo do calor em materiais bidimensionais.

Esse fenmeno representado por estruturas chamadas de “fsons de moir”, quasipartculas que nunca haviam sido observadas diretamente. Diferente dos fnons, que so as vibraes da rede atmica, responsveis pela conduo do calor, um fson um “escorregamento”, ou deslocamento do padro como um todo. E moir uma estrutura geomtrica que surge quando dois padres so colocados um sobre o outro, como duas folhas de grafeno superpostas e ligeiramente deslocadas uma da outra.

Os padres moir j vm sendo largamente pesquisados no apenas no grafeno, mas em todos os materiais bidimensionais, onde os chamados ngulos mgicos do origem a propriedades totalmente novas, que podem ser exploradas para fazer componentes eletrnicos e qunticos de prxima gerao.

J a observao dos fsons dever ter impacto direto nas pesquisas sobre a supercondutividade e todas as formas de conduo do calor.

Pticografia eletrnica

A equipe conseguiu seus avanos usando uma tcnica chamada “pticografia eletrnica”, uma tcnica de microscopia na qual um computador combina muitas imagens individuais para criar uma imagem nica de alta resoluo.

O novo microscpio alcanou a maior resoluo j obtida, superior a 15 picmetros (1 picmetro = 10^-12 metro), o que permitiu detectar vibraes trmicas em tomos individuais – as vibraes fazem os tomos desfocarem nas imagens. Essas imagens mostraram que fsons de moir espacialmente localizados dominam as vibraes trmicas de materiais bidimensionais girados uns em relao aos outros, o que no era esperado.

“Isso como decodificar uma linguagem oculta do movimento atmico,” disse a professora Zhang. “A pticografia eletrnica nos permite ver essas vibraes sutis diretamente. Agora temos um novo mtodo poderoso para explorar a fsica at ento oculta, o que acelerar as descobertas em materiais qunticos bidimensionais.”

Controlar o comportamento das vibraes trmicas nesses materiais poder permitir o projeto de novos dispositivos com propriedades trmicas, eletrnicas e pticas sob medida, abrindo caminho para avanos na computao quntica, na eficincia energtica da eletrnica e em sensores em nanoescala.

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