Moldável como plástico, condutor como metal, material pode mudar eletrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/10/2022

O material é amorfo, ou vítreo, 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 plástico, mas que conduz eletricidade de modo muito parecido com um metal.

É um tipo de material no qual os fragmentos moleculares estão misturados e desordenados, mas ainda podem conduzir eletricidade extremamente bem.

Isso vai contra todas as regras que conhecemos para a condutividade elétrica - é como se você pudesse bater o recorde dos 100 metros rasos correndo dentro d'água, no fundo de uma piscina.

Mas a descoberta também pode ser extraordinariamente útil. "Em princípio, isso abre o caminho para o projeto de toda uma nova classe de materiais condutores de eletricidade, fáceis de moldar e muito robustos nas condições cotidianas. Essencialmente, isso sugere novas possibilidades para um grupo tecnológico extremamente importante de materiais," disse Jiaze Xie, da Universidade de Chicago, nos EUA.

Embora não 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 elétrons ainda podem se mover horizontalmente ou verticalmente.
[Imagem: Jiaze Xie et al. - 10.1038/s41586-022-05261-4]

Polímero de coordenação amorfo

O material é de uma classe recém-descoberta, conhecida como polímero de coordenação amorfo - a equipe trabalhou com uma versão chamada tetratiolato de níquel tetratiafulvaleno (NiTTFtt), no qual os átomos de níquel se encadeiam como pérolas em um cordão de contas moleculares feito de carbono e enxofre.

Mesmo sendo altamente desordenado - amorfo, ou vítreo, em comparação com a estrutura cristalina periódica dos metais - o NiTTFtt apresentou uma condutividade elétrica de 1.200 Siemens por centímetro.

E isso em um material que se comporta essencialmente como um plástico: "É quase como uma massinha condutora - você pode espremê-la no lugar e ela conduz eletricidade," disse o professor John Anderson.

Agora a equipe quer acrescentar funcionalidades ao material, adicionando outros elementos à sua estrutura em formato de colar.
[Imagem: Jiaze Xie et al. - 10.1038/s41586-022-05261-4]

Condutor plástico

Embora existem condutores orgânicos - materiais feitos à base de carbono - há muito tempo, usados em telas e eletrônicos de vestir, por exemplo, eles geralmente são feitos por técnicas químicas complicadas, como a dopagem, em que diferentes átomos ou elétrons são dispersos através do material.

Isso é vantajoso porque esses materiais são mais flexíveis e fáceis de processar do que os metais, mas o problema é que os plásticos condutores atuais não são muito estáveis, podem perder sua condutividade se expostos à umidade ou se a temperatura ficar muito alta e, sobretudo, não conduzem eletricidade com a eficiência dos metais.

É por isso que esse plástico altamente condutor surpreendeu: "De uma perspectiva fundamental, isso não deveria ser um metal. Não há uma teoria sólida para explicar isso," disse Anderson.

Mas o material está lá, é extremamente estável, e continua conduzindo eletricidade apesar de todas as tentativas dos pesquisadores de convencê-lo a parar com isso: "Nós o aquecemos, congelamos, o expusemos ao ar e à umidade e até pingamos ácido e base nele, e nada aconteceu," disse Xie.

E essa robustez é extremamente útil para um dispositivo projetados para funcionar no mundo real. Além disso, tendo as características mecânicas de um plástico, ele permitirá projetar dispositivos eletroeletrônicos de formato livre e que poderão ser moldados a temperatura ambiente, sem exigir a fundição, como no caso dos metais.

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