Até recentemente, o grafeno era visto como um material prodigioso. Uma folha super forte de átomos na forma de uma “grade”, capaz de formar tubos, bolas e outras formas curiosas. E, à medida que a eletricidade é conduzida, os cientistas de materiais levantaram a possibilidade de uma nova era do processamento de computadores com base em grafeno, além de uma lucrativa indústria de chips de grafeno. Sob esta febre, a União Europeia investiu 1 bilhão de euros para impulsionar a indústria com base nesse material.
Mas os anos passam e a nova era do grafeno ainda não se concretiza, o que aumentou o interesse em outros materiais bidimensionais. De todos eles, o mais impressionante é o borofeno: uma única camada de átomos de boro capaz de formar várias estruturas cristalinas.
O que é surpreendente sobre este material é a extraordinária gama de aplicações para as quais parece adequado. Os eletroquímicos acreditam que o borofeno pode se tornar o material ânodo em uma nova geração de baterias de íons de lítio mais poderosas. Os químicos são fascinados por suas habilidades catalíticas. E os físicos estão testando suas habilidades como sensor para detectar vários tipos de átomos e moléculas.
Agora, o pesquisador da Universidade de Xiamen (China), Zhi-Qiang Wang, e vários colegas analisaram as propriedades mais importantes do borofeno e onde ele pode ser aplicado.
A história deste material é muito curta. Os físicos previram sua existência nos anos 90 através de simulações em computador que mostravam como os átomos de boro podiam formar uma monocamada. Mas essa substância exótica não foi sintetizada até 2015, graças à deposição química de vapor. É um processo no qual um gás quente de átomos de boro condensa em uma superfície fria de prata pura.
O arranjo regular dos átomos de prata força os átomos de boro a adotar um padrão semelhante, cada um dos quais une outros seis átomos para criar uma estrutura hexagonal plana. Porém, uma proporção significativa de átomos de boro se liga apenas a outros quatro ou cinco átomos deixando orifícios na estrutura. O padrão dessas lacunas é o que dá aos cristais de borofeno suas propriedades únicas.
Desde a síntese do borofeno, os químicos defenderam suas propriedades com entusiasmo. O borofeno é mais forte que o grafeno e mais flexível. É um bom condutor de eletricidade e calor, e também funciona como um supercondutor. Essas propriedades variam de acordo com a orientação do material e a disposição dos furos, o que o torna um composto “sintonizável”, pelo menos em princípio. Essa é uma das razões pelas quais os químicos estão tão animados.
O borofeno também é leve e bastante reativo, posicionando-o como um bom candidato para armazenar íons metálicos nas baterias. “O borofeno é um material ânodo promissor para baterias de íons de lítio, sódio e magnésio devido às suas altas capacidades teóricas específicas, excelente condutividade eletrônica e excelentes propriedades de transporte de íons”, disse Wang e seus companheiros.
Os átomos de hidrogênio também aderem facilmente à sua estrutura, e essa propriedade de adsorção, combinada com a enorme superfície das camadas atômicas, faz do borofeno um material com potencial para armazenar hidrogênio. Estudos teóricos sugerem que o borofen pode armazenar mais de 15% de seu peso em hidrogênio, superando significativamente outros materiais.
Além disso, destaca-se a capacidade do borofeno de catalisar a decomposição do hidrogênio molecular em íons hidrogênio e da água em íons hidrogênio e oxigênio. “Excelentes resultados catalíticos do borofeno foram encontrados na reação de evolução do hidrogênio, na reação de redução de oxigênio, na reação de evolução de oxigênio e na reação de eletrorredução de CO2”, explica a equipe. Isso pode marcar o início de uma nova era de ciclos de energia à base de água.
No entanto, os químicos têm muito trabalho a fazer antes que o borofeno se massifique. Para começar, eles ainda precisam encontrar uma maneira de produzir borofeno em grandes quantidades. E a reatividade do material significa que ele é vulnerável à oxidação, portanto deve ser cuidadosamente protegido. Ambos os fatores tornam o borofeno caro de fabricar e difícil de manusear. Ainda há muito trabalho pela frente. Borofeno pode se tornar o próximo material maravilhoso que tem neste mundo.
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