1- o efeito diodo;

2- o efeito fotovoltaico.

O diodo – dispositivo eletrônico feito com material semicondutor sólido – tem a função de permitir o fluxo de corrente elétrica no circuito em certo sentido, mas de proibir no sentido inverso.

Originalmente, esse efeito foi produzido no interior do semicondutor através da implantação, em regiões espacialmente vizinhas, de átomos doadores – com pelo menos um elétron a mais do que o átomo base do semicondutor – e átomos aceitadores – com pelo menos um elétron a menos do que o átomo base do semicondutor.

Mais tarde verificou-se que o efeito diodo também é produzido na interface de dois materiais semicondutores diferentes, a conhecida junção assimétrica.

Recentemente, T. Choi e equipe observaram o efeito diodo em um material puro constituído por cristais de óxido de ferro e bismuto (BiFeO3).

O fluxo de corrente elétrica unidirecional é devido à polarização elétrica no interior desse material, e o sentido desse fluxo de corrente pode ser revertido (ou comutado) pela inversão da direção de polarização elétrica através de uma tensão elétrica aplicada externamente.

Além disso, esses cristais ferroelétricos também geram uma corrente elétrica quando são expostos à luz visível – efeito fotovoltaico – mesmo quando não há tensão elétrica externa aplicada para definir o sentido da corrente gerada pelo efeito fotovoltaico.

Segundo os autores, esse comportamento incomum apresentado pelo BiFeO3 revela um tipo desconhecido de condução de carga elétrica que precisa ser identificado.

Isso deve reforçar os estudos dos dispositivos eletrônicos multifuncionais fundamentados no óxido de ferro e bismuto.

Melhores informações devem ser buscadas no artigo original.

T. Choi, S. Lee,^* Y. J. Choi, V. Kiryukhin, S.-W. Cheong, Science 3 April 2009:Vol. 324. no. 5923, pp. 63-66.

Na Universidade de Pequim a equipe de Jinfeng Kang desenvolveu células de memória feitas com óxido de zinco que são muito promissoras.

Com facilidade as células podem ser eletricamente ligadas entre estados de alta e baixa resistência que podem representar a memória binária dos ‘0 ‘e’1′.
O sistema inclui uma camada de óxido de zinco com 30 nanômetros (30 metros divididos por 1,0 bilhão) de espessura colada entre dois eletrodos de platina e nitreto de titânio (tipo sanduiche).

Os pesquisadores dividiram a chapa da amostra em células de memória com diversos tamanhos e, aplicando diferentes voltagens, descobriram que:

1- a tensão de (+1,2 V) causa uma queda súbita na resistência;

2- isso pode ser revertido para um estado de alta resistência, aplicando a tensão de (-1,2 V).

Essas células de memória operaram com menor tensão do que os dispositivos anteriores feitos com tungstênio e são capazes de reter os estados de alta ou baixa resistência por pelo menos 24 horas.

Para que esse efeito aconteça, os pesquisadores estão supondo que a tensão aplicada em certo sentido causa a migração de elétrons do óxido de zinco, deixando lacunas nos átomos de oxigênio (átomos de oxigênio sem elétron) que facilitam a condução elétrica, caracterizada pela baixa resistência elétrica na célula.

Quando a voltagem é aplicada no sentido oposto, as lacunas nos átomos de oxigênio são neutralizadas pelos íons da camada de nitreto de titânio, fazendo a célula retornar para o estado de alta resistência.

Os detalhes técnicos e científicos desse trabalho são encontrados em:

Xu, N. et al., Bipolar switching behavior in TiN/ZnO/Pt resistive non-volatile memory with fast switching and long retention. Semicond. Sci. Technol. 23, 075019 (2008).

Obs: A figura foi publicada na revista Nature China de 11 de junho de 2008.

Então seus aborrecimentos estão prestes a se acabar, pois uma folha de plástico inventada por pesquisadores do Japão poderá fazer com que mesas e paredes forneçam energia para os equipamentos eletrônicos colocados em contato com as mesmas – sem nenhuma necessidade de fios, ou plugues.

O computador poderá ser eletricamente carregado através da mesa em que se apóia, por exemplo, ou a televisão com tela plana através da parede onde está pendurada.

A equipe de sete pesquisadores da Universidade de Tokyo produziu uma amostra de folha de plástico, com as dimensões de uma folha de papel de impressora, com a espessura de apenas um milímetro e que pesa 50 gramas.

A mesma pode fornecer até 40 watts de potência para o equipamento que esteja sobre a mesma, ou próximo com uma antena especial. Essa potência é suficiente para acender uma lâmpada, ou ligar um laptop muito pequeno.

Dizem eles que a produção em escala dessas folhas poderá ser bastante barata para difundir a instalação em mesas, assoalhos, tetos e paredes, tornando-se “uma classe nova de dispositivos eletrônicos”.

Descrito no último número da revista Nature Materials, o plástico é constituído por uma camada de transistor feito com o pentaceno, uma molécula orgânica cuja condutividade elétrica pode ser controlada.

Essa camada é coberta por outras camadas contendo as bobinas de cobre que podem detectar a proximidade de um dispositivo eletrônico compatível, os interruptores do sistema micro-eletromecânico (MEMS) que servem para ligar e desligar, e a bobina de cobre (antena) para transmitir a potência elétrica.

Os investigadores informam que a transmissão de potência é feita com 81,4% de eficiência – comparada à eficiência de 93% na rede com fio – com perda muito baixa de radiação eletromagnética.

Como demonstração da alta segurança desse produto, foi feita uma apresentação da folha plástica acendendo um diodo emissor de luz no fundo de uma bacia contendo água e um peixe vivo.

OBS: Para quem se interessar em mais informações: Sekitani T., et al. Nature Materials, advance online publication; doi:10.1038/nmat1903 (2007).

“Nós estamos confiantes de que nas atuais freqüências do radar, estes materiais podem ser implementados em mais ou menos 18 meses”, diz John Pendry da Faculdade Imperial de Londres.

Os materiais artificiais, ou os metamaterials, com respostas elétricas e magnéticas ajustáveis, podem apresentar um índice de refração negativo fazendo com que a radiação eletromagnética seja desviada no sentido oposto daquele que ocorre nos materiais naturais (vidro, água etc…).

Por essa razão são capazes de apresentar outros efeitos tais como o da superlente e o manto da invisibilidade (cloaking), os quais têm sido demonstrados para comprimentos de ondas mais longos, ou menores freqüências.

Recentemente a equipe de Henri J. Lezec (Science, pág. 430, 22 março 2007) demonstrou o índice de refração negativo para a luz visível entre o verde e o azul.

Esse resultado experimental potencializa a construção de dispositivos práticos, tais como superlentes, para esta região importante de comprimento de onda.

Essa limitação ótica tem incentivado a pesquisa na procura da “superlente” baseada nos metamaterials especialmente estruturados e projetados para exibir um índice de refração negativo, o que poderá superar essa limitação.

Entretanto, as superlentes planares apresentadas até o momento não podem fornecer essa ampliação e isso tem obrigado os pesquisadores a procurarem alternativas. Aqui estão as duas mais recentes pesquisas apresentadas na revista SCIENCE, Volume 315, Edição 5819, publicada em 23 Março 2007.

O pesquisador Smolyaninov e seus colaboradores (pág. 1699) descrevem uma “superlente” ampliadora baseada na propagação do plasma superficial de polaritons.

O objeto a ser focado e ampliado é colocado dentro da região central de sua lente, uma estrutura de círculos concêntricos feitos de um polímero depositado sobre um substrato de ouro.

A luz incidente é dispersada para fora do objeto e cria o plasma de polaritons na superfície da película de ouro. Com a lente estruturada e projetada corretamente, o plasma de polaritons se propaga radialmente para fora através da “lente” de círculos concêntricos.

Dessa maneira a imagem ampliada do objeto pode ser vista no círculo mais externo com um microscópio ótico convencional.

Por sua vez, a equipe Liu (pág. 1686) usou multicamadas curvadas com espessuras na escala nanométrica (1m/1.000.000.000) feitas com prata e alumina para criar a superlente que projeta a imagem de um objeto em uma superfície distante, onde pode ser vista com um microscópio ótico convencional.

Talvez uma dessas “superlentes” consiga concretizar a possibilidade de ensergarmos com muito maior e melhor precisão as partículas que atualmente estão inacessíveis ao nosso olhar.

OBS: 1- a limitação dos atuais microscópios óticos é determinada pela metade do menor comprimento da luz visível – luz violeta – o qual mede cerca de 400 nanômetros.

2- 1,0 nanômetro é igual a 1,0 metro dividido por 1,0 trilhão, ou seja, é a trilhonésima parte de um metro; é nessa escala que são medidos os tamanhos dos átomos, por exemplo.