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| Cada folha desta "biblioteca de filmes metálicos" é essencialmente vidro, já que os átomos do metal ficam "suspensos" em uma matriz polimérica, o que lhes dá cores marcantes.[Imagem: Wiesner Lab] |
Filmes metálicos
Fazer folhas de metais não é nenhuma novidade: você deve ter um rolo de papel alumínio na sua cozinha.
Contudo, conforme essas folhas vão ficando mais finas, não é só seu nome que muda: elas passam a ter propriedades que podem ser radicalmente diferentes do metal maciço.
Os cientistas chamam essas folhas de filmes, filmes finos, ou nanoestruturas.
Agora, cientistas da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que permite criar nanoestruturas metálicas de virtualmente qualquer elemento da tabela periódica.
Graças às suas propriedades inusitadas, essas folhas metálicas extremamente finas e porosas têm grande utilidade em tecnologias como catalisadores, células a combustível, células solares e baterias, apenas para citar os casos de aplicação mais imediata.
Átomos suspensos
Usando uma técnica chamada sol-gel, Ulrich Wiesner e seus colegas criaram filmes metálicos porosos, o que aumenta muito a área superficial disponível para reações químicas.
E eles são condutores elétricos excepcionais - até 1.000 vezes melhores do que os filmes metálicos disponíveis até agora -, ao contrário dos materiais produzidos com a técnica sol-gel até agora, que são isolantes.
Em termos cristalinos, os novos filmes metálicos são essencialmente vidro, já que os átomos do metal ficam "suspensos" em uma matriz polimérico-cerâmica - é isso que lhes dá cores muito destacadas, o que, não por acaso, abre a possibilidade de seu uso também na óptica.
"Nós atingimos um nível sem precedentes de controle sobre a composição, a nanoestrutura e a funcionalidade - por exemplo, na condutividade - dos materiais resultantes, tudo com base em um enfoque do tipo 'ponha tudo na panela e mexa'," afirmou Wiesner.
Processo sol-gel
No processo sol-gel, determinados compostos de silício, misturados com solventes, passam por um processo de automontagem que cria uma estrutura de dióxido de silício - ou vidro - no formato de favos de mel - com a diferença de que cada favo tem alguns poucos nanômetros de diâmetro.
A grande inovação agora foi a descoberta de uma técnica que permite a adição de metais ao processo, produzindo filmes que são condutores de eletricidade.
Isto foi possível graças a uma descoberta anterior da mesma equipe:
Outra vantagem da nova técnica é que, ao final do processo, o carbono pode ser removido, deixando uma estrutura de sílica-metal que suporta altíssimas temperaturas, como as encontradas nas células a combustível.
Segundo os pesquisadores, a técnica pode ser usada para construir uma "biblioteca de materiais com elevado índice de controle sobre a composição e a estrutura".
Isso já foi demonstrado em seus experimentos, quando eles construíram filmes de praticamente todos os metais da tabela periódica, com poros na faixa dos 50 aos 100 nanômetros de diâmetro.
Bibliografia:
A silica sol-gel design strategy for nanostructured metallic materials
Scott C. Warren, Matthew R. Perkins, Ashley M. Adams, Marleen Kamperman, Andrew A. Burns, Hitesh Arora, Erik Herz, Teeraporn Suteewong, Hiroaki Sai, Zihui Li, Jörg Werner, Juho Song, Ulrike Werner-Zwanziger, Josef W. Zwanziger, Michael Grätzel, Francis J. DiSalvo, Ulrich Wiesner
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3274
A silica sol-gel design strategy for nanostructured metallic materials
Scott C. Warren, Matthew R. Perkins, Ashley M. Adams, Marleen Kamperman, Andrew A. Burns, Hitesh Arora, Erik Herz, Teeraporn Suteewong, Hiroaki Sai, Zihui Li, Jörg Werner, Juho Song, Ulrike Werner-Zwanziger, Josef W. Zwanziger, Michael Grätzel, Francis J. DiSalvo, Ulrich Wiesner
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3274
Fonte: Inovação Tecnológica
