Conheça o material que poderá ser ainda mais magnífico do que o grafeno

(Imagem: Yakobson et al)

Ele é mais duro do que o diamante, e mais forte do que o aço, e recentemente também se tornou um ótimo condutor de eletricidade e calor. Sim, esse é o grafeno, o material que aprendemos a amar e esperar que ele revolucione ainda mais o mercado.

Mas o grafeno não é o único nano material a ser estudado. Os pesquisadores acabam de simular uma cadeia esticada, unidimensional (1D) de boro, prevendo que o material poderia ter propriedades ainda mais estranhas do que o grafeno.

As cadeias de boro ainda não haviam sido criadas e até hoje, a pesquisa era apenas baseada em simulações computacionais do novo material. Mas, ao que tudo indica, os cientistas estão no caminho certo: sintetizaram formas de um átomo de espessura de boro e alguns modelos de cadeias. Assim, os pesquisadores preveem que é apenas uma questão de tempo até que as cadeias unidimensionais de átomos de boro se tornem uma realidade. Se for o caso, as simulações mostram que quando formas unidimensionais de boro são feitas, têm algumas propriedades incríveis.

Por exemplo, quando são esticadas, essas correntes metálicas se tornam semicondutoras antiferromagnéticas, significando que são um metal não magnético que pode conduzir eletricidade com resistência zero. E quando eles são liberados, dobram-se de volta em fitas de dois átomos de espessura. O material também é previsto para ter rigidez mecânica compatível com nano materiais de maior desempenho conhecidos pela Ciência.

Eles podem atuar como pequenas molas de força constante, um tipo de quebra de regras que exerce força constante sobre a sua amplitude de movimento sendo que a maioria das outras molas exerce mais força quanto mais estão esticadas. Embora este trabalho ainda seja teórico, não está muito longe da realidade. As simulações foram criadas por uma equipe da Rice University, nos Estados Unidos, especializada em simulações computacionais em nível atômico de materiais teóricos. O histórico da equipe é muito bom. Ela já previu e simulou o comportamento de filmes bidimensionais de boro chamado borofeno, que são semelhantes ao grafeno, bem como cadeias de átomos de carbono, e fulerenos de boro.

“Nosso trabalho em carbyne e com boro plano nos fez pensar que uma cadeia 1D de átomos de boro também é uma estrutura possível e intrigante“, disse um dos pesquisadores, Boris Yakobson. “Queríamos saber se é estável e quais seriam as propriedades, os modernos métodos computacionais são impressionantes por que podemos fazer avaliações bastante realistas das estruturas não existentes“, completou.

Ao contrário do grafeno, que é bidimensional – uma folha de um átomo de espessura de carbono – a estrutura de boro que a equipe da Universidade de Rice está simulando existe em apenas uma dimensão, porque é feita de uma cadeia de átomos individuais, ou uma fita de dois átomos. Em vez de serem duas estruturas separadas, a fita e a cadeia são na verdade duas fases bem definidas de boro 1D. Isso significa que, à medida que o boro 1D é esticado, ele transita de uma fita de dois átomos para uma cadeia de átomo único e, em seguida, transita novamente quando a pressão é liberada.

Veja no vídeo abaixo a simulação de uma corrente de boro de 64 átomos, que é esticada até o ponto de ruptura:

“O boro é muito diferente do carbono”, disse Yakobson . “Ele forma uma dupla fileira de átomos, como uma armadura usada na construção de pontes, o que parece ser o estado mais estável e de menor energia”.

O que é legal é que cada uma das duas fases tem suas próprias habilidades únicas – a cadeia de átomo único é um semicondutor, e a fita de dois átomos é um metal incrivelmente rígido que é resistente à deformação.

“Isso faz com que seja uma combinação interessante: quando você esticar a metade do caminho, você pode ter uma porção de fita e uma porção de cadeia.Porque um deles é de metal e o outro é um semicondutor, isso se torna um unidimensional, ajustável”, disse Yakobson.

A pesquisa foi publicada no Journal of the American Chemical Society.

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