Cadeias de fósforo apresentam comportamento unidimensional de elétrons, apontam cientistas

Pesquisadores do laboratório BESSY II confirmaram experimentalmente, pela primeira vez, que cadeias de átomos de fósforo podem apresentar propriedades eletrônicas verdadeiramente unidimensionais. Utilizando técnicas avançadas de imageamento e análise, a equipe conseguiu isolar e estudar cadeias de fósforo auto-organizadas sobre uma superfície de prata, separando os sinais eletrônicos provenientes de cadeias orientadas em diferentes direções. O trabalho detalhado permitiu demonstrar que cada cadeia individual se comporta como um sistema eletrônico genuinamente unidimensional.

A investigação revelou ainda que o espaçamento entre as cadeias de fósforo exerce grande influência sobre o comportamento eletrônico do material. Quando as cadeias estão mais afastadas, o sistema atua como um semicondutor. No entanto, cálculos baseados em teoria do funcional da densidade indicam que, ao aproximar as cadeias, o material pode passar por uma transição de fase e adquirir características metálicas, devido ao aumento das interações laterais entre as cadeias.

A caracterização foi realizada com o auxílio de microscopia de varredura por tunelamento em baixas temperaturas e espectroscopia de fotoelétrons resolvida em ângulo (ARPES), técnicas que permitiram mapear a estrutura eletrônica e visualizar ondas estacionárias de elétrons entre as cadeias. A análise criteriosa dos dados possibilitou isolar a assinatura eletrônica de cada domínio de cadeia, comprovando a natureza unidimensional do sistema.

Esses resultados abrem novas perspectivas para o desenvolvimento de materiais com propriedades eletrônicas customizáveis em escala atômica. A possibilidade de controlar a transição entre comportamentos semicondutor e metálico em estruturas de fósforo pode impulsionar avanços em dispositivos nanoeletrônicos e optoeletrônicos, além de fomentar pesquisas fundamentais em física de materiais de baixa dimensionalidade.