Novo material de sulfureto de níquel pode acelerar o desenvolvimento de processadores e sensores adaptativos

Novo material de sulfureto de níquel pode acelerar o desenvolvimento de processadores e sensores adaptativos

Investigadores do Laboratório Nacional de Argonne, do Departamento de Energia dos EUA (DOE), identificaram um raro material quântico que consegue alternar, sob pedido, entre dois estados eletrónicos distintos. A descoberta poderá contribuir para processadores mais rápidos e sensores adaptativos.

KxNi4S2 e os seus estados quânticos comutáveis

O novo material, KxNi4S2, é um composto de níquel e enxofre disposto entre camadas de potássio. A quantidade de potássio presente na estrutura pode ser alterada, permitindo ajustar as propriedades do material.

Segundo o professor Mercouri Kanatzidis, da Universidade Northwestern, o material consegue mudar entre estados quânticos numa única estrutura. «Não consigo citar outro material com estas propriedades», afirmou.

O KxNi4S2 foi desenvolvido inicialmente em 2021, no âmbito de um projecto destinado à criação de novos supercondutores. Contudo, os cientistas verificaram que uma corrente eléctrica consegue expulsar o potássio das camadas, modificando a forma do material. O processo é reversível e permite que o material apresente dois estados quânticos: cones de Dirac e bandas planas.

Controlo do movimento dos eletrões

No estado de Dirac, os eletrões comportam-se como partículas quase sem massa e deslocam-se a grande velocidade. Nas bandas planas, os eletrões abrandam e passam a comportar-se como partículas mais pesadas. Esta dualidade torna possível controlar com precisão a velocidade e o fluxo dos eletrões, algo particularmente relevante para a eletrónica moderna.

Os investigadores produziram amostras do material no Centro de Materiais à Nanoescala (CNM) do Laboratório de Argonne e confirmaram as suas propriedades através de observações na fonte de fotões APS. Ambos os centros são instalações de utilização do DOE.

Perspetivas para a eletrónica quântica

A capacidade de alternar estados quânticos num único material poderá simplificar a conceção de dispositivos. Em vez de recorrerem a vários materiais, os engenheiros poderão depender de um único sistema que altera as suas propriedades em tempo real. A descoberta abre igualmente novas perspetivas para o desenvolvimento de materiais quânticos. Os cientistas tencionam generalizar o método de síntese para encontrar mais compostos semelhantes.

Desta forma, o novo material KxNi4S2 revela-se importante para o avanço da eletrónica quântica, ao oferecer possibilidades únicas de controlo das propriedades eletrónicas e de criação de dispositivos mais eficientes.