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Super-visão: Novo material pode transformar o modo como seus dispositivos enxergam as coisas

Serendipidade – descobertas afortunadas feitas, aparentemente, por acaso, resultaram num supermaterial completamente novo criado a partir de boro, nitrogênio, carbono e oxigênio que mostra evidência de propriedades magnéticas, ópticas e elétricas, além das procuradas propriedades térmicas. Sua aplicação potencial se espalha desde conjuntos de sensores de 20-megapixels para câmeras de celulares até transistores atomicamente finos que quando multiplicados aos bilhões poderiam alimentar computadores.

Serendipidade – descobertas afortunadas feitas, aparentemente, por acaso – tem tanto lugar na ciência como no amor. Isso foi o que os físicos Swastik Kar e Srinivas Sridhar descobriram durante o seu projeto de quatro anos para modificar o grafeno, uma treliça infinitesimalmente fina e mais forte que o aço, feita de átomos de carbono.

Inicialmente financiados pelo Laboratório de Pesquisas do Exército e pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), os pesquisadores receberam a missão de adicionar sensitividade térmica ao material para o uso em dispositivos de imagem infravermelha como, por exemplo, óculos de visão noturna para os militares.

O que eles descobriram foi muito mais que isso: um supermaterial completamente novo, criado a partir de boro, nitrogênio, carbono e oxigênio que mostra evidência de propriedades magnéticas, ópticas e elétricas, além das procuradas propriedades térmicas. Sua aplicação potencial se espalha desde conjuntos de sensores de 20-megapixels para câmeras de celulares até transistores atomicamente finos que, quando multiplicados aos bilhões, poderiam alimentar computadores.

Swastik Kar and Yung Joon Jung

“Começamos do zero e construímos tudo” disse Kar. “Estávamos em uma jornada, criando um novo caminho, uma nova direção para a pesquisa.”

A dupla já era familiarizada com “ligas”, combinações controladas de elementos que resultam em materiais com propriedades que ultrapassavam as do grafeno – por exemplo, a adição de boro e nitrogênio ao carbono do grafeno de forma a criar a condutividade necessária para produzir isolantes elétricos – mas ninguém jamais havia pensado em escolher oxigênio para adicionar à mistura.

Mas porque os pesquisadores escolheram esse material? “Bem, não escolhemos o oxigênio,” disse Kar, com um sorriso largo. “O oxigênio nos escolheu.”

Na verdade Kar e Sridhar gastaram muito tempo tentando se livrar do oxigênio, que está em toda parte, com medo de que sua presença pudesse contaminar o material “puro” que eles estavam tentando desenvolver.

“Foi então que o momento Eureka! aconteceu com a gente,” disse Kar. “Chegamos à conclusão de que não podíamos ignorar o papel que o oxigênio tem no jeito que esses elementos se misturam.”

“Então, em vez de tentar remover o oxigênio, pensamos: Vamos controlar sua indução,” acrescenta Sridhar.

O oxigênio, na câmara de reações, estava se comportando de uma maneira que os cientistas nunca anteciparam: estava determinando como os outros elementos – boro, carbono e nitrogênio – se combinaram em uma forma cristalina sólida, ao mesmo tempo que se inseria na treliça. Os traços de oxigênio estavam, metaforicamente, “esculpindo” algumas partes do carbono, explicou Kar, criando espaço para que o boro e o nitrogênio preenchessem as frestas.

“Foi como se o oxigênio estivesse controlando a estrutura geométrica,” disse Sridhar.

2D-BNCO

Uma renderização artistica dos novos comportamentos magnéticos de folhas de 2D-BNCO

Eles deram o nome ao novo material de 2D-BNCO, representando os quatro elementos da mistura e a bidimensionalidade do material leve e superfino.

Embora os pesquisadores já tenham passado da fase de provar que as configurações do novo material são praticáveis no mundo real, e de que pode ser reproduzido na escala necessária para o uso, ainda há um longo caminho pela frente.

O próximo passo será examinar as propriedades mecânicas do material e ajustar as propriedades funcionais, começando pela validação das magnéticas.

“Há claros indicadores de que podemos ajustar as propriedades elétricas do material,” disse Sridhar. “E se acharmos a combinação certa, muito provavelmente alcançaremos a sensitividade térmica que o DARPA estava inicialmente procurando, assim como muitas outras aplicações ainda não previstas.”

Fonte: Phys.org ScienceAdvances.

Assistente de Juiz de Direito, dublê de gamer, entusiasta de Hardware nas horas vagas e apaixonado por Android.

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