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Vidro mais duro do mundo supera o diamante - e é semicondutor

Inovação Tecnológica - 30 de agosto de 2021 535 Visualizações
Vidro mais duro do mundo supera o diamante - e é semicondutor

Como os átomos de carbono ficam desordenados, o material é tecnicamente um vidro.
[Imagem:Shuangshuang Zhang et al. - 10.1093/nsr/nwab140]

Superduro e semicondutor

Pesquisadores chineses fabricaram um vidro cerca de duas vezes mais duro do que o diamante.

Enquanto os diamantes naturais atingem uma dureza entre 50 e 70 gigapascais (GPa), o novo vidro atingiu 113 GPa na escala de dureza Vickers.

Shuangshuang Zhang e seus colegas da Universidade Yanshan afirmam que essa dureza significa que o material poderia ser usado para criar uma janela à prova de balas de 20 a 100 vezes mais resistente do que as atuais.

Mas ele também poderá ter usos mais nobres.

Acontece que um adicional notável é que o novo material, que também é feito inteiramente de carbono, como o diamante, é um semicondutor com uma eficiência muito próxima à do silício.

Vidro com fulerenos

O novo semicondutor superduro, batizado pela equipe de AM-III, foi fabricado a partir dos fulerenos, que são moléculas de carbono tridimensionais, incluindo o mais conhecido C60, ou, buckyball, um fulereno em formato de bola de futebol.

Aquecer esse material sob alta pressão geralmente cria diamantes de grau industrial, mas a equipe foi ajustando as condições de pressão e resfriamento até chegar a uma condição - 25 GPa e 1.200 ºC - que permitiu sintetizar o AM-III. Mas o processo é demorado, uma vez que é preciso levar o material a essas condições e depois resfriá-lo lentamente, e repetir tudo várias vezes.

Como os átomos de carbono não assumem uma rede cristalina de longo alcance, o material é amorfo, o que o classifica como um vidro. Em termos práticos, contudo, ele seria melhor descrito como um vidro com cristais - os fulerenos - bem distribuídos. De fato, sob o microscópio, as estruturas mais detalhadas do material aparecem em ordem, como os cristais; mas basta dar um zoom para que a imagem mostre uma bagunça de estruturas disformes.

A equipe acredita que é justamente essa desordem nos átomos que permite que o material se torne semicondutor.

"O surgimento deste tipo de material de carbono amorfo, semicondutor, ultraduro e ultraforte oferece excelentes candidatos para as aplicações práticas mais exigentes," disse o professor Tian Yongjun, cuja equipe havia criado recentemente uma nova forma de carbono dura como pedra e elástica como borracha.