Materiais Avançados

Levitação faz cimento virar metal

Com informações do ANL - 04/06/2013

Levitação faz cimento virar metal semicondutor
O levitador impede que o líquido quente toque em qualquer superfície, deixando-o totalmente livre para formar cristais. [Imagem: ANL]

Metal vítreo

Em um experimento que provavelmente deixaria os alquimistas medievais verdes de inveja, pesquisadores descobriram a fórmula para transformar cimento líquido em metal líquido.

A "mágica" transforma o cimento em um vidro metálico que é semicondutor, pronto para ser usado em filmes finos, revestimentos de proteção, telas e chips de computador.

"Este novo material tem muitas aplicações, incluindo resistores de película fina usados em telas de cristal líquido, basicamente o 'computador' da tela plana na qual você provavelmente está lendo isso agora," disse Chris Benmore, um físico do Laboratório Nacional Argonne, nos Estados Unidos, que trabalhou com uma equipe de cientistas do Japão, Finlândia e Alemanha para descobrir a receita da transformação de cimento em metal.

A descoberta também poderá ter usos em outras áreas, já que um material vítreo-metálico tem propriedades muito interessantes, incluindo melhor resistência à corrosão do que o metal tradicional, menor fragilidade do que o vidro tradicional, condutividade, baixa perda de energia em campos magnéticos e fluidez, facilitando seu processamento e moldagem.

Captura de elétrons

Anteriormente, a transição para uma forma de vidro metálico só havia sido demonstrada a partir de metais.

O cimento fez o mesmo caminho através de um processo chamado de captura de elétrons, um fenômeno observado anteriormente apenas em soluções de amônia.

Entender como esse processo funciona abre a possibilidade de transformar outros sólidos, normalmente isolantes, em semicondutores a temperatura ambiente.

Levitação faz cimento virar metal semicondutor
Entender como esse processo funciona abre a possibilidade de transformar outros sólidos, normalmente isolantes, em semicondutores a temperatura ambiente. [Imagem: Akola et al./PNAS]

"Agora que sabemos as condições necessárias para criar elétrons aprisionados em materiais, nós poderemos desenvolver e testar outros materiais para descobrir se podemos fazê-los conduzir eletricidade dessa maneira." disse Benmore.

Levitador aerodinâmico

A equipe estudou a maienita, um componente do cimento de alumina formado por óxidos de cálcio e alumínio (CaO-Al2O3).

Eles fundiram a maienita a 2000º C usando um levitador aerodinâmico com dióxido de carbono. O material foi processado em diferentes atmosferas para controlar a forma como o oxigênio se liga no vidro resultante.

O levitador impede que o líquido quente toque em qualquer superfície, deixando-o totalmente livre para formar cristais.

Isso faz com que o líquido se resfrie em um estado vítreo, que pode prender os elétrons da maneira necessária para a condução eletrônica.

Bibliografia:

Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO-Al2O3 composition glasses
Jaakko Akola, Shinji Kohara, Koji Ohara, Akihiko Fujiwara, Yasuhiro Watanabe, Atsunobu Masuno, Takeshi Usuki, Takashi Kubo, Atsushi Nakahira, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga, J. K. Richard Weber, Chris J. Benmore
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1300908110
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