Tecnologia Científica

Cientistas estabilizam boro atomicamente fino para uso prático
Mais forte, mais leve e mais flexível do que o grafeno, o borofeno pode revolucionar baterias, eletrônicos, sensores, energia fotovoltaica e computação quântica.
Por Northwestern University - 11/03/2021


Neste esquema, as bolas verdes representam o boro e as bolas vermelhas são o hidrogênio. Crédito: Northwestern University

Os pesquisadores da Northwestern University criaram, pela primeira vez, o borofano - boro atomicamente fino que é estável em temperaturas e pressões de ar padrão.

Os pesquisadores há muito se entusiasmam com a promessa do borofeno - uma folha de boro com um átomo de espessura - por causa de sua força, flexibilidade e propriedades eletrônicas. Mais forte, mais leve e mais flexível do que o grafeno, o borofeno pode revolucionar baterias, eletrônicos, sensores, energia fotovoltaica e computação quântica.

Infelizmente, o borofeno só existe dentro de uma câmara de vácuo ultra- alto , limitando seu uso prático fora do laboratório. Ao ligar o borofeno ao hidrogênio atômico, a equipe da Northwestern criou o borofano, que tem as mesmas propriedades estimulantes do borofeno e é estável fora do vácuo.

"O problema é que se você tirar o borofeno do vácuo ultra-alto e colocá-lo no ar, ele oxida imediatamente", disse Mark C. Hersam, que liderou a pesquisa. "Uma vez que se oxida, não é mais borofeno e não é mais condutor. O campo continuará a ser impedido de explorar seu uso no mundo real, a menos que o borofeno possa se tornar estável fora de uma câmara de vácuo ultra-alto."

A pesquisa será publicada no dia 12 de março na revista Science e destaque na capa ("Síntese de polimorfos de borofano por meio da hidrogenação de borofeno"). O estudo marca a primeira vez que cientistas relatam a síntese de borofano.

Hersam é o professor Walter P. Murphy de Ciência e Engenharia de Materiais na Escola de Engenharia McCormick da Northwestern e diretor do Centro de Ciência e Engenharia de Pesquisa de Materiais.

Embora o borofeno seja freqüentemente comparado ao grafeno, seu predecessor supermaterial, o borofeno é muito mais difícil de criar. O grafeno é a versão atomicamente fina da grafite, um material em camadas que compreende pilhas de folhas bidimensionais. Para remover uma camada bidimensional de grafite, os cientistas simplesmente a descolam.

O boro, por outro lado, não é acamado quando em forma a granel. Há cinco anos, Hersam e colaboradores criaram o borofeno pela primeira vez, cultivando-o diretamente em um substrato. O material resultante, no entanto, era altamente reativo, tornando-o vulnerável à oxidação.

"Os átomos de boro no borofeno são altamente suscetíveis a novas reações químicas", disse Hersam. "Descobrimos que, uma vez que os átomos de boro estão ligados ao hidrogênio, eles não vão mais reagir com o oxigênio ao ar livre."

Agora que o borofano pode ser levado ao mundo real, Hersam disse que os pesquisadores serão capazes de explorar mais rapidamente as propriedades do borofano e suas aplicações potenciais.

"A síntese de materiais é um pouco como assar", disse Hersam. "Depois de saber a receita, não é difícil replicar. No entanto, se sua receita estiver um pouco errada, o produto final pode fracassar terrivelmente. Ao compartilhar a receita ideal de borofano com o mundo, prevemos que seu uso será rapidamente proliferar."

 

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