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REFRACAO NEGATIVA: de volta para o Futuro.

Raffa — Fri, 03 Oct 2008 15:47:00 +0000

As ondas refratam alterando o ângulo de propagação ao passarem de um meio físico para outro e o grau de refração depende da relação entre os índices de refração dos dois meios.

Na natureza, todos os materiais apresentam refração positiva.

Todavia, trabalhos recentes têm mostrado materiais novos feitos em laboratório, os metamateriais, que apresentam índice de refração negativo.(Ver “Manto da Invisibilidade”)

Uma das mais atrativas aplicações está na capacidade de manipular a radiação eletromagnética com esses materiais para produzir a lente perfeita e a invisibilidade perfeita.

No entanto, as limitações sobre a fabricação desses metamateriais inevitavelmente causam perdas, o que pode limitar severamente a sua execução.

Um trabalho teórico muito interessante foi publicado na revista Science de 03 de outubro de 2008 (volume 322, número 5898).

Associando processos de reversão do tempo com a refração negativa, J. B. Pendry discute uma rota alternativa que pode superar essas perdas limitadoras.

Em materiais oticamente ativos, ele explora as transições entre freqüências positivas e negativas – utilizando as propriedades óticas não-lineares corretas – e mostra como imitar a refração negativa, sem as perdas associadas com os metamateriais de refração negativa.

NANOTUBOS DE CARBONO: Condução Elétrica Estranha

Raffa — Wed, 01 Oct 2008 13:54:00 +0000

Os nanotubos de carbono feitos deliberadamente com muitos defeitos podem conduzir eletricidade em formas não-lineares muito estranhas, mas muito interessantes.

O desempenho elétrico e ótico dos nanotubos de carbono é fortemente afetado pelos defeitos estruturais.

Isso levou os pesquisadores a proporem nova estrutura de carbono, conhecida como nanotubos haeckelite (HNTs), que pode melhorar as propriedades eletrônicas.

Na Universidade de Lanzhou, China, Bingrui Li e sua equipe de trabalho executaram cálculos que demonstram que os HNTs podem apresentar alguns fenômenos de condução invulgares, incluindo a “resistência negativa“.

Os nanotubos Haeckelite são, em grande parte, compostos de defeitos do tipo Stone-Wales, no qual a estrutura de carbono habitualmente hexagonal, comuta para pentágonos e heptágonos (ver a figura).

Este tipo de defeito é responsável pela diminuição do intervalo de energia entre a banda de valência e a banda de condução dos nanotubos, levando ao comportamento de semicondutor ou até mesmo de condutor de eletricidade.

A equipe de Li simulou as propriedades eletrônicas de um pequeno segmento de HNT imprensado (feito sanduiche), tanto entre os eletrodos feitos de outros HNTs, como entre dois eletrodos de ouro.

A previsão teórica é que ambos os sistemas claramente apresentam comportamento metálico (são condutores elétricos).

No entanto a condução elétrica não apresentou comportamento linear (lei de Ohm) e, em alguns pontos, a previsão é que a corrente elétrica diminui enquanto a tensão aumenta, indicando o efeito de resistência negativa.

Os pesquisadores sugerem que a resistência negativa surge, nesse caso, porque as bandas de energia de condução dos eletrodos e da amostra não coincidem.

Este resultado implica que outras propriedades incomuns de transportes elétrico podem ser descobertas na eletrônica da nanoescala do carbono.

A informação mais completa você encontra no artigo:

Li, Y. F., Li, B. R. & Zhang, H. L. Ab initio investigations of the transport properties of Haeckelite nanotubes. J. Phys.: Condens. Matter 20, 415207 (2008).

CORRENTE ELÉTRICA: um olhar Atômico

Raffa — Thu, 25 Sep 2008 15:16:00 +0000

As propriedades magnéticas das nuvens atômicas ultra frias (Ver “Átomos Frios”) podem ser usadas como diminutas agulhas de bússolas para detectar pequenas mudanças no campo magnético: magnetometria de átomo frio.

Enquanto a corrente elétrica flui no interior de um fio condutor, o espalhamento dos elétrons é geralmente confinado à escalas de curto alcance e não seria necessariamente esperada qualquer ordenação de longo alcance.

No entanto a equipe de Aigner relata surpreendente descoberta usando a magnetometria de átomo frio para estudar o fluxo de corrente elétrica em fios de ouro policristalinos.

Identificaram flutuações de corrente elétrica ordenadas que ocorrem ao longo de todo o comprimento do fio, orientadas a 45° em relação ao fluxo de corrente.

Eles interpretam e modelam os padrões observados como decorrentes do espalhamento dos elétrons em torno de defeitos no interior do fio de ouro.

Toda a explicação se encontra no artigo:

S. Aigner, L. Della Pietra, Y. Japha, O. Entin-Wohlman, T. David, R. Salem, R. Folman,

J. Schmiedmayer, Long-Range Order in Electronic Transport Through Disordered Metal Films, Science, vol. 319, n. 5867, 29 fev 2008.