Laser dando origem a novos semicondutores

Laser dando origem a novos semicondutores

| IDNews |José Angelo Santilli

Artigo sobre nova metodologia foi publicado no Journal of Applied Physics

IDN/Pesquisa

Entender os efeitos produzidos pela incidência da irradiação a laser femtossegundo, em nanomateriais, tem despertado crescente interesse da comunidade científica. Com este novo método de síntese, existe a possibilidade de controlar as propriedades mecânicas, eletrônicas e ópticas dos materiais irradiados. Em particular, o CDMF/FAPESP vem produzindo modificações estruturais em materiais semicondutores com a incidência do laser femtossegundo. Desta forma, vem proporcionando interessantes avanços tecnológicos, como a formação de prata metálica na superfície do tungstato de prata com aplicações bactericidas e fungicidas, dando origem a construção de novos materiais, por intermédio da irradiação a laser.

A compreensão atual dos processos que emergem de um material em interação com a luz envolve múltiplos processos da física quântica. Esses processos induzem perturbações significativas no material, incluindo o rompimento e formação de ligações químicas. Neste processo, a incidência do laser pode também induzir a obtenção de novas propriedades elétricas do material. Devido ao intervalo de tempo ser extremamente curto de interação entre o laser e o material, dentro da escala de femtossegundos, é possível definir uma temperatura eletrônica que é muito maior que a temperatura da rede cristalina, permitindo estudar em nível atômico as transformações produzidas no material.

Nesse sentido, a colaboração envolvendo pesquisadores do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW-UNICAMP), Instituto de Química da Unicamp (IQ-UNICAMP), do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF/FAPESP), do Departamento de Física da Universidade Federal de São Carlos (DF-UFSCar) e da Universidade Jaume I de Castellon (Espanha) foi pioneira ao simular a incidência do laser utilizando a mecânica quântica dentro da teoria funcional da densidade com temperatura finita para entender a formação de nanopartículas metálicas de índio na superfície do fosfeto de índio (InP). Nesse trabalho, a descrição teórica seguiu simultaneamente com as medidas experimentais, sendo que o InP foi escolhido devido às suas interessantes aplicações em eletrônica e optoeletrônica.

A investigação das propriedades estruturais, do InP, antes e após a incidência do laser, fazem parte do artigo publicado no Journal of Applied Physics 126, 025902 (2019), de L. Cabral, J. Andrés, T. R. Machado, A. Picinin, J. P. Rino, V. Lopez-Richard, E. Longo, A. F. Gouveia, G. E. Marques, E. Z. da Silva, and M. A. San-Miguel. A comparação dos resultados quânticos, obtidos através da temperatura eletrônica, com a teoria clássica de dinâmica molecular, que utiliza a temperatura da rede, é muito interessante e solidifica a nova metodologia apresentada.

CDMF

O CDMF, dirigido pelo professor da UFSCar Elson Longo da Silva, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).

Legenda: Figura: Irradiação por laser femtossegundo no fosfeto de índio. Na esquerda, é apresentada a amostra de InP antes da incidência do laser, e na direita, após a incidência do laser, em que é notado a formação de índio metálico.

Arte: Enio Longo. Agradecimento: FAPESP.