Cientistas chineses revelaram uma nova forma de vidro que é forte o suficiente para arranhar a superfície de um diamante. Mas o mais surpreendente é que o novo material reteve as propriedades semicondutoras do vidro amorfo. Isso abre caminho para painéis fotovoltaicos extremamente duráveis e eletrônicos que podem suportar pressões e temperaturas extremas.
A resistência de um diamante é conhecida por sua estrutura de cristal ideal. O vidro não tem uma estrutura ordenada e não pode se orgulhar de uma resistência especial. Os pesquisadores chineses foram capazes de selecionar os modos de aquecimento e pressão que deram ao vidro uma resistência extraordinária, enquanto mantinham as propriedades de um semicondutor.
O novo vidro de alta resistência é baseado em fulerenos, algo como o grafeno enrolado em uma espécie de bola de futebol. Sozinhos, os fulerenos não têm uma dureza recorde, mas sinterizados juntos acabaram por ser mais fortes que o diamante. No processo de aquecimento normal a altas temperaturas sob pressão, os fulerenos derretem e a saída é um diamante artificial comum - um dielétrico, e não um semicondutor.
Os cientistas estenderam o processo de aquecimento e resfriamento das amostras por 12 horas cada, e os regimes de temperatura foram selecionados passo a passo durante anos a fim de manter os fulerenos intactos no material. Quando aquecidos a 1200 ° C sob uma pressão de 25 GPa, os fulerenos foram preservados intactos no material. O novo material foi denominado AM-III. Ao microscópio, esse material parece uma estrutura cristalina, mas com uma ampliação posterior parece ser um acúmulo desordenado de fulerenos. Essa combinação o tornou mais forte do que o diamante.
Quando medido pelo método Vickers, o AM-III apresentou uma dureza de 113 GPa. Para efeito de comparação, os diamantes naturais têm uma dureza de 70 a 100 GPa, enquanto o aço tem apenas 9 GPa. Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na National Science Review. Este trabalho surgiu graças a consultas a especialistas especializados da Suécia, EUA, Alemanha e Rússia.
Também foi descoberto que o material AM-III é um semicondutor com um gap de 1,5 a 2,2 eV, que é semelhante ao silício amorfo convencional. Esta combinação de propriedades eletrônicas e mecânicas torna o AM-III uma solução atraente para sensores fotoelétricos e painéis solares. Finalmente, os microcircuitos feitos desse material resistem a temperaturas e pressões de operação monstruosas, o que é útil para o espaço e a aviação.
2021-08-10 15:26:51
Autor: Vitalii Babkin