Cientistas descobrem informação oculta em conceito fundamental da Física descoberto há 140 anos

Por , em 17.10.2019

Um novo resultado pode alterar a forma como entendemos conceitos básicos da física, apesar das limitações encontradas. Isso tem relação com conceito de 140 anos.

Os cientistas utilizam o fenômeno conhecido como Efeito de Hall para estudar propriedades de materiais como semicondutores, o que é útil na indústria microeletrônica. O efeito recebe esse nome por ter sido descoberto por Edwin Hall, em 1879, enquanto fazia experiências para medir diretamente o sinal dos portadores de carga em um condutor.  

O que o físico descreveu, foi o surgimento de regiões com carga negativa e outras com carga positiva no condutor. Isso criou um campo magnético perpendicular ao campo gerado pela corrente principal. Acontece que o Efeito de Hall não permite que cientistas façam algumas medições simultaneamente.

Diante desse quadro, pesquisadores do IBM, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Korea Research Institute of Chemical Technology e Duke University desenvolveram uma técnica para extrair essa informação. O que pode ser útil para desenvolver células solares e outros materiais.

Como o método é utilizado

Os cientistas utilizaram o Efeito de Hall para descobrir as propriedades dos portadores de carga em um material. Mais recentemente, o Efeito de Hall também passou a ser usado para compreender o efeito da luz nos materiais. Mas essas técnicas medem as propriedades dos portadores de cargas mais numerosos, com maior frequência, do que conseguem medir os portadores maioritários e minoritários simultaneamente.

Essas informações são relevantes, pois ao atingir um determinado material a luz pode gerar mais elétrons ou lacunas. Se for mensurado apenas o maior portador, serão reveladas informações sobre apenas um deles.

A nova metodologia

O autor líder do estudo e pesquisador no IBM, Oki Gunawan, conseguiu encontrar uma forma de extrair informação dos portadores maioritários e minoritários. Para isso, ele imaginou dois sistemas, cada um deles com o mesmo portador de carga maioritário, com a mesma densidade e na mesma velocidade, mas com portadores de carga maioritários em quantidade e velocidades diferentes.

Se não fosse adicionada energia, os dois sistemas se portariam da mesma forma. Mas ao acrescentar energia com o uso de pulsos de luz, eles passariam a se comportar um pouco diferente um do outro, em consequência do efeito do portador de carga encontrado de forma maioritária.

A partir desse pensamento, Gunawan e a equipe criaram uma equação para descrever os dois portadores. Mas a técnica precisa de uma forma de reduzir o ruído, caso o material passe pelo Efeito de Hall de forma reduzida, ou existam outros sinais que possam causar confusão.

Os pesquisadores do IBM já haviam desenvolvido um sistema com um par de imãs cilíndricos, que em ação conjunta criavam uma espécie de armadilha de campo magnético. Foi inserida uma amostra de silício e outra de material sensível à luz (perovskita). Com a nova equação, eles puderam extrair informações dos portadores maioritários e minoritários. Esse efeito é fundamental para a física, uma vez que liga campos magnéticos, eletricidade e luz.

Entre as limitações do método experimental, está a investigação de materiais com portadores de carga de alta densidade. Estes precisariam de lasers de alta energia para serem estudados, o que poderia derreter o material. [Gizmodo]

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