Nano-física ajusta propriedades dos elementos, criando ligas quânticas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/06/2007

Cientistas da Universidade do Tennessee, Estados Unidos, descobriram uma técnica que permite a manipulação das propriedades físicas dos materiais. O método é tão preciso que ele permitiu ajustar a supercondutividade de um elemento. Agora os cientistas querem ajustar a propriedade de outros elementos para servirem como armazenadores de hidrogênio, tido como o combustível do século XXI.

Ligas quânticas

Adicionando pequenas quantidades do elemento bismuto a uma película extremamente fina de átomos de chumbo, a equipe do Dr. Hanno Weitering conseguiu ajustar a estabilidade e as propriedades físicas dessa nova "liga quântica." Isso significa que eles conseguiram variar a supercondutividade do chumbo.

A significância da pesquisa vem do fato de que é extremamente difícil controlar propriedades físicas, como a supercondutividade, em pequena escala e de forma tão precisa, sem destruí-la.

Os cientistas chamam o processo de "crescimento eletrônico", porque a formação e as propriedades da película podem ser controladas com base no número de elétrons livres que ela contém. O chumbo e o bismuto diferem apenas por um elétron, de forma que, adicionando-se bismuto à liga, adiciona-se elétrons.

Hidrogênio

"Você pode considerar isto a prova de um princípio," diz Weitering. "E mais, se nós podemos alterar as propriedades físicas dessa maneira, isso levanta a questão se nós podemos também ajustar as propriedades químicas de um material."

Pensando nisso, os cientistas agora vão misturar alumínio e sódio com magnésio. O objetivo é dar um novo impulso às pesquisas que buscam desenvolver tecnologias para viabilizar a economia do hidrogênio. O hidrogênio é o combustível das células a combustível, que geram energia liberando apenas água como subproduto.

Modificando o magnésio pela adição de diferentes quantidades de sódio e alumínio, os pesquisadores querem ver se isso facilita que átomos de hidrogênio se prendam e sejam liberados de uma película de magnésio extremamente fina. Aprender a melhor forma de armazenar e depois liberar o hidrogênio é um dos grandes desafios para seu uso como fonte de energia.

Nano-física

"O magnésio bruto é um material de armazenamento promissor, mas hoje o processo somente funciona a temperaturas altas - 300º C ou mais," diz Weitering. "Nós queremos baixar essas temperaturas. Nós esperamos demonstrar que a química pode ser muito melhor controlada em uma escala muito pequena."

O trabalho é parte de um campo de pesquisas conhecido como nano-física, que lida com os materiais em quantidades incrivelmente pequenas, quase átomo a átomo. Nessas quantidades, os materiais assumem um conjunto de propriedades muito diferente daquelas apresentadas em grandes volumes.

Este é outro desafio. Se a pesquisa tiver sucesso, os cientistas terão então que descobrir como fazer com que o crescimento eletrônico afete materiais em escala que os tornem de uso prático e economicamente viável.

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