Material condutor como metal e pode ser fabricado e moldado como plstico
Materiais Avanados
Redação do Site Inovação Tecnológica – 31/10/2022
O material amorfo, ou vtreo, com uma estrutura cristalina desordenada, mas conduz eletricidade como um metal, que tem uma estrutura cristalina ordenada.
[Imagem: Jiaze Xie et al. – 10.1038/s41586-022-05261-4]
Condutor amorfo
Cientistas descobriram uma maneira de sintetizar um material que pode ser fabricado e moldado como um plstico, mas que conduz eletricidade de modo muito parecido com um metal.
um tipo de material no qual os fragmentos moleculares esto misturados e desordenados, mas ainda podem conduzir eletricidade extremamente bem.
Isso vai contra todas as regras que conhecemos para a condutividade eltrica – como se voc pudesse bater o recorde dos 100 metros rasos correndo dentro d’gua, no fundo de uma piscina.
Mas a descoberta tambm pode ser extraordinariamente til. “Em princpio, isso abre o caminho para o projeto de toda uma nova classe de materiais condutores de eletricidade, fceis de moldar e muito robustos nas condies cotidianas. Essencialmente, isso sugere novas possibilidades para um grupo tecnolgico extremamente importante de materiais,” disse Jiaze Xie, da Universidade de Chicago, nos EUA.
Embora no haja teoria para explicar seu comportamento, a equipe acredita que o material forma camadas, como folhas de uma lasanha. Mesmo que as folhas girem, deixando de formar uma, os eltrons ainda podem se mover horizontalmente ou verticalmente.
[Imagem: Jiaze Xie et al. – 10.1038/s41586-022-05261-4]
Polmero de coordenao amorfo
O material de uma classe recm-descoberta, conhecida como polmero de coordenao amorfo – a equipe trabalhou com uma verso chamada tetratiolato de nquel tetratiafulvaleno (NiTTFtt), no qual os tomos de nquel se encadeiam como prolas em um cordo de contas moleculares feito de carbono e enxofre.
Mesmo sendo altamente desordenado – amorfo, ou vtreo, em comparao com a estrutura cristalina peridica dos metais – o NiTTFtt apresentou uma condutividade eltrica de 1.200 Siemens por centmetro.
E isso em um material que se comporta essencialmente como um plstico: ” quase como uma massinha condutora – voc pode esprem-la no lugar e ela conduz eletricidade,” disse o professor John Anderson.
Agora a equipe quer acrescentar funcionalidades ao material, adicionando outros elementos sua estrutura em formato de colar.
[Imagem: Jiaze Xie et al. – 10.1038/s41586-022-05261-4]
Condutor plstico
Embora existem condutores orgnicos – materiais feitos base de carbono – h muito tempo, usados em telas e eletrnicos de vestir, por exemplo, eles geralmente so feitos por tcnicas qumicas complicadas, como a dopagem, em que diferentes tomos ou eltrons so dispersos atravs do material.
Isso vantajoso porque esses materiais so mais flexveis e fceis de processar do que os metais, mas o problema que os plsticos condutores atuais no so muito estveis, podem perder sua condutividade se expostos umidade ou se a temperatura ficar muito alta e, sobretudo, no conduzem eletricidade com a eficincia dos metais.
por isso que esse plstico altamente condutor surpreendeu: “De uma perspectiva fundamental, isso no deveria ser um metal. No h uma teoria slida para explicar isso,” disse Anderson.
Mas o material est l, extremamente estvel, e continua conduzindo eletricidade apesar de todas as tentativas dos pesquisadores de convenc-lo a parar com isso: “Ns o aquecemos, congelamos, o expusemos ao ar e umidade e at pingamos cido e base nele, e nada aconteceu,” disse Xie.
E essa robustez extremamente til para um dispositivo projetados para funcionar no mundo real. Alm disso, tendo as caractersticas mecnicas de um plstico, ele permitir projetar dispositivos eletroeletrnicos de formato livre e que podero ser moldados a temperatura ambiente, sem exigir a fundio, como no caso dos metais.
Artigo: Intrinsic glassy-metallic transport in an amorphous coordination polymer
Autores: Jiaze Xie, Simon Ewing, Jan-Niklas Boyn, Alexander S. Filatov, Baorui Cheng, Tengzhou Ma, Garrett L. Grocke, Norman Zhao, Ram Itani, Xiaotong Sun, Himchan Cho, Zhihengyu Chen, Karena W. Chapman, Shrayesh N. Patel, Dmitri V. Talapin, Jiwoong Park, David A. Mazziotti, John S. Anderson
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-022-05261-4
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