A eletrônica do futuro pode não depender apenas do material, mas também da geometria do componente. Pesquisadores do RIKEN Center for Emergent Matter Science demonstraram que estruturas microscópicas em forma de hélice podem controlar a direção da corrente elétrica, abrindo possibilidades para nanodispositivos tridimensionais com desempenho revolucionário.
Em vez de fabricar componentes planos tradicionais, a equipe esculpiu cristais magnéticos topológicos (Co₃Sn₂S₂) em formas helicoidais minúsculas, capazes de funcionar como diodos comutáveis. A eletricidade tende a fluir mais facilmente em uma direção, mas a torção da hélice ou a magnetização do cristal pode inverter o efeito, criando um controle dinâmico e programável do fluxo de elétrons. Veja detalhes da técnica inovadora:
- Escultura em nanoescala: cortes submicrométricos precisos com feixe de íons;
- Versatilidade de materiais: praticamente qualquer cristal pode ser modelado;
- Diodos programáveis: corrente elétrica pode ser invertida sem trocar o componente;
- Aplicações futuras: memória, lógica, sensores e dispositivos compactos.
Hélices microscópicas moldam a eletricidade em dispositivos avançados
O processo utiliza um feixe de íons extremamente focado para remover material com precisão nanométrica. Cada hélice é esculpida como uma micro-escultura tridimensional, permitindo que a geometria do cristal seja usada como ferramenta de design eletrônico.
Testes mostraram que a curvatura e quiralidade das hélices geram um efeito de transporte elétrico não recíproco: os elétrons se movimentam de forma desigual ao longo das paredes helicoidais. Além disso, pulsos elétricos intensos podem alterar a magnetização, criando um efeito bidirecional que aumenta a funcionalidade do dispositivo.
Geometria avançada melhora eficiência e funções dos dispositivos
Tradicionalmente, o desempenho dos dispositivos eletrônicos depende principalmente do material utilizado. No entanto, os pesquisadores demonstram que a forma do componente é igualmente crucial, influenciando diretamente sua eficiência e funcionalidade.
Essa abordagem permite reduzir o consumo de energia por meio de um design otimizado, criar dispositivos compactos com funções que antes eram impossíveis em escala nanométrica e desenvolver sensores e memórias inteligentes ao aproveitar a interação entre geometria e propriedades magnéticas.
O estudo, publicado na Nature Nanotechnology e conduzido por Max T. Birch e colaboradores, reforça a ideia de que a combinação entre geometria avançada e materiais inovadores pode gerar eletrônica mais eficiente e versátil, com aplicações que vão desde memória de alta capacidade até sensores de precisão.
