O diamante é um dos materiais mais resistentes do planeta, mas cientistas descobriram uma nova maneira de fazê-lo dobrar e se deformar. Para conseguir isso, os pesquisadores precisaram trabalhar nas menores escalas possíveis. O estudo foi publicado na Advanced Materials.
Ao irradiar um campo elétrico em nanoneedles (agulhas do tamanho nanométrico) de diamante com apenas 20 nanômetros de comprimento (cerca de dez mil vezes menor que um fio de cabelo humano), os pesquisadores conseguiram fazê-los dobrar a 90 graus sem se partir.
Foi utilizado um microscópio eletrônico de varredura para o trabalho de empurrar, o que não gera nenhum defeito ou dano no diamante, mas produz carga eletrostática o bastante para as agulhas se dobrarem. Todo o processo é reversível.
Essa conquista notável pode ter uma variedade de aplicações sobre como o diamante é usado – no armazenamento de energia, em materiais de proteção ou até mesmo na computação quântica – mas os cientistas afirmam que seu trabalho também alerta sobre possíveis desafios da nanotecnologia.
“O diamante é o pioneiro em aplicações emergentes em nanofotônica, sistemas mecânicos microelétricos e proteção contra radiação”, diz o cientista material Blake Regan, da Universidade de Tecnologia de Sydney (UTS), na Austrália.
“Precisamos saber como esses materiais se comportam em escala nanométrica – como dobram, se deformam, mudam de estado, racham. E ainda não tivemos essas informações para o diamante monocristalino”, explicou Regan.
Regan e seus colegas estão interessados em como as propriedades mecânicas dos materiais podem se alterar quando são utilizadas amostras muito pequenas deles. Eles fizeram simulações de dinâmica molecular juntamente com seus experimentos para analisar os mecanismos subjacentes.
Além de dobrar as nanoneedles de diamante para frente e para trás, os cientistas observaram também um novo tipo de deformação plástica, onde as agulhas simplesmente não se curvaram para trás. Isso só aconteceu quando as dimensões das nanoneedles e a orientação dos cristais de diamante foram definidas de uma maneira muito específica.
Além disso, a equipe descobriu um novo estado hipotético de carbono por meio de suas simulações, que eles chamaram de carbono O8: o diamante parece ser colocado sob tensão, com os vínculos quebrando progressivamente, como um zíper.
Todas essas descobertas são muito úteis tanto no estudo do diamante quanto no estudo da nanotecnologia em geral. Obter cortes de diamante com esse tamanho não é algo fácil atualmente, mas pode ter muitos usos potenciais no futuro.
Os pesquisadores por trás do estudo mais recente não são os primeiros a descobrir como dobrar o diamante sem quebrá-lo: resultados semelhantes foram divulgados há dois anos e também envolviam nanoneedles, mas foram criadas e testadas de formas diferentes.
“Essas são ideias muito importantes sobre a dinâmica de como os materiais nanoestruturados distorcem e dobram, e como a alteração dos parâmetros de uma nanoestrutura pode alterar qualquer uma de suas propriedades físicas de mecânica para magnética e para óptica”, diz o físico Igor Aharonovich, da UTS.
“As aplicações potenciais da nanotecnologia são bastante diversas. Nossas descobertas apoiarão o design e a engenharia de novos dispositivos em aplicações como super capacitores ou filtros ópticos ou até filtragem de ar”, concluiu.
Via: ScienceAlert
Tags: