Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv desenvolveram a menor tecnologia do mundo, com uma espessura de apenas dois a¡tomos. Segundo os pesquisadores, a nova tecnologia propaµe uma forma de armazenar informações elanãtricas na unidade mais fina que a ciência conhece, em um dos materiais mais esta¡veis ​​e inertes da natureza. O tunelamento de elanãtrons permitido pela meca¢nica qua¢ntica atravanãs do filme atomicamente fino pode impulsionar o processo de leitura de informações muito além das tecnologias atuais.

A pesquisa foi realizada por cientistas da Escola de Fa­sica e Astronomia Raymond e Beverly Sackler e da Escola de Quí­mica Raymond e Beverly Sackler. O grupo inclui Maayan Vizner Stern, Yuval Waschitz, Dr. Wei Cao, Dr. Iftach Nevo, Prof. Eran Sela, Prof. Michael Urbakh, Prof. Oded Hod e Dr. Moshe Ben Shalom. O trabalho já foi publicado na revista Science .

"Nossa pesquisa vem da curiosidade sobre o comportamento dos a¡tomos e elanãtrons em materiais sãolidos, o que gerou muitas das tecnologias que da£o suporte ao nosso modo de vida moderno", disse o Dr. Shalom. "Na³s (e muitos outros cientistas) tentamos compreender, prever e atécontrolar as propriedades fascinantes dessaspartículas a  medida que se condensam em uma estrutura ordenada que chamamos de cristal. No coração do computador, por exemplo, estãoum minaºsculo cristal dispositivo projetado para alternar entre dois estados indicando respostas diferentes - 'sim' ou 'não ",' para cima 'ou' para baixo 'etc. Sem essa dicotomia - não épossí­vel codificar e processar informações. O desafio prático éencontrar um mecanismo que permita a troca em um dispositivo pequeno, rápido e barato. "

Os dispositivos atuais de última geração consistem em minaºsculos cristais que contem apenas cerca de um milha£o de a¡tomos (cerca de cem a¡tomos de altura, largura e espessura), de modo que um milha£o desses dispositivos podem ser espremidos cerca de um milha£o de vezes na área de uma moeda, com cada dispositivo mudando a uma velocidade de cerca de um milha£o de vezes por segundo.

Apa³s o avanço tecnola³gico, os pesquisadores conseguiram, pela primeira vez, reduzir a espessura dos dispositivos cristalinos a apenas dois a¡tomos. O Dr. Shalom enfatiza que essa estrutura fina permite memórias baseadas na capacidade qua¢ntica dos elanãtrons de saltar rápida e eficientemente atravanãs de barreiras que tem apenas vários a¡tomos de espessura. Assim, pode melhorar significativamente os dispositivos eletra´nicos em termos de velocidade, densidade e consumo de energia.

No estudo, os pesquisadores usaram um material bidimensional: camadas de boro e nitrogaªnio com a espessura de um a¡tomo, dispostas em uma estrutura hexagonal repetitiva. Em seu experimento, eles foram capazes de quebrar a simetria desse cristal ao montar artificialmente duas dessas camadas. "Em seu estado tridimensional natural, esse material écomposto de um grande número de camadas colocadas umas sobre as outras, com cada camada girada 180 graus em relação a s suas vizinhas (configuração antiparalela)", diz o Dr. Shalom. "No laboratório, fomos capazes de empilhar artificialmente as camadas em uma configuração paralela sem rotação, o que hipoteticamente coloca a¡tomos do mesmo tipo em perfeita sobreposição, apesar da forte força repulsiva entre eles (resultante de suas cargas idaªnticas). , Contudo, o cristal prefere deslizar uma camada ligeiramente em relação a  outra, de modo que apenas metade dos a¡tomos de cada camada estãoem perfeita sobreposição, e aqueles que se sobrepaµem são de cargas opostas - enquanto todos os outros estãolocalizados acima ou abaixo de um espaço vazio - o centro do hexa¡gono. Nesta configuração de empilhamento artificial, as camadas são bastante distintas umas das outras. Por exemplo, se na camada superior apenas os a¡tomos de boro se sobrepaµem, na camada inferior ocorre o contra¡rio. "

O Dr. Shalom também destaca o trabalho da equipe de teoria, que conduziu várias simulações de computador "Juntos, estabelecemos uma compreensão profunda de por que os elanãtrons do sistema se organizam exatamente como medimos no laboratório. Graças a essa compreensão fundamental, esperamos respostas fascinantes em também outros sistemas em camadas com quebra de simetria ", diz ele.

Maayan Wizner Stern, Ph.D. O aluno que conduziu o estudo explica que “a quebra de simetria que criamos em laboratório, que não existe no cristal natural, força a carga elanãtrica a se reorganizar entre as camadas e gerar uma minaºscula polarização elanãtrica interna perpendicular ao plano da camada . Quando aplicamos um campo elanãtrico externo na direção oposta, o sistema desliza lateralmente para mudar a orientação de polarização. A polarização comutada permanece esta¡vel mesmo quando o campo externo édesligado. Neste, o sistema ésemelhante a sistemas ferroelanãtricos tridimensionais espessos, que são amplamente utilizados na tecnologia hoje. "

"A capacidade de forçar um arranjo cristalino e eletra´nico em um sistema tão fino, com propriedades únicas de polarização e inversão resultantes das forças fracas de Van der Waals entre as camadas, não se limita ao cristal de boro e nitrogaªnio", acrescenta Dr. Shalom. "Esperamos os mesmos comportamentos em muitos cristais em camadas com as propriedades de simetria corretas. O conceito de deslizamento intercalar como uma maneira original e eficiente de controlar dispositivos eletra´nicos avana§ados émuito promissor, e o batizamos de Slide-Tronics."

Stern conclui que eles "estãoentusiasmados com a descoberta do que pode acontecer em outros estados que forçamos sobre a natureza e prevaªem que outras estruturas que combinam graus de liberdade adicionais são possa­veis. Esperamos que a miniaturização e o deslizamento aprimorem os dispositivos eletra´nicos atuais e, além disso, permitem outras formas originais de controlar a informação em dispositivos futuros. Além dos dispositivos informa¡ticos, esperamos que esta tecnologia contribua para detectores, armazenamento e conversão de energia, interação com a luz, etc. O nosso desafio, a nosso ver, édescobrir mais cristais com graus de liberdade novos e escorregadios. "