Cristal transparente apresenta linhas metálicas naturais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/01/2021

Tecnicamente as linhas condutoras do cristal são defeitos, mas são defeitos muito bem-vindos para a tecnologia.
[Imagem: Mkhoyan Group/University of Minnesota]

Cristal com linhas metálicas

As telas sensíveis ao toque, típicas dos celulares e tablets, poderão ficar ainda melhores e mais precisas.

Ao analisar com um detalhamento inédito um material que está despontando na eletrônica e nas células solares, chamado perovskita, pesquisadores descobriram que seus cristais possuem linhas metálicas naturais que podem ser usadas como condutoras de energia.

O material, chamado titanato de bário (BaSnO₃), é altamente transparente, mas é isolante, de forma que ninguém havia prestado atenção nele quando existem semicondutores e metais, que são condutores muito melhores.

A surpresa veio quando Hwanhui Yun, da Universidade de Minnesota, nos EUA, colocou uma amostra em um microscópio de transmissão eletrônica de última geração e ampliou o titanato de bário em 10 milhões de vezes.

As imagens mostraram claramente a existência de "defeitos" no cristal na forma de linhas metálicas incrivelmente retas.

"A natureza condutiva e a direção preferencial desses defeitos de linhas metálicas significam que podemos fazer um material que é transparente como o vidro e, ao mesmo tempo, muito bom condutor direcional, como um metal," disse o professor Andre Mkhoyan, coordenador da equipe.

E isso parece ser o melhor de dois mundos, permitindo construir objetos totalmente transparentes, mas dotados de funcionalidades elétricas ou eletrônicas, como telas sensíveis ao toque ou janelas inteligentes.

Estados eletrônicos

Os cristais de perovskita tipicamente contêm três elementos por célula unitária. Isso abre espaço para alterações estruturais, como a composição e a simetria do cristal, e a capacidade de hospedar uma variedade de defeitos.

Por causa dos diferentes ângulos de coordenação e ligação dos átomos no núcleo do defeito em forma de linha, surgem novos novos estados eletrônicos, alterando inclusive o famoso hiato de banda (bandgap) do cristal - de fato, uma mudança tão dramática que transforma o defeito em linha em metal.

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