Fenômeno de geminação encontrado em alumínio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/08/2003

Utilizando um poderoso microscópio eletrônico, capaz de "ver" detalhes em nível atômico, pesquisadores da Universidade Johns Hopkins (Estados Unidos) descobriram um fenômeno de "geminação" em uma forma de alumínio nanocristalino que foi deformado plasticamente durante experimentos no laboratório. A descoberta irá ajudar os cientistas a prever melhor o comportamento mecânico e a confiabilidade de novos tipos de metais especiais. Os resultados da pesquisa foram publicados na última edição da revista Science.

Ao nível microscópico, a maioria dos metais é feita de minúsculos grânulos ou crisalitas, uma espécie de cristal. Por meio de cuidadosa manipulação em laboratório, os cientistas têm conseguido, nos últimos anos, produzir formas nanocristalinas de metais nos quais esses grânulos são muito menores. Essas formas nanocristalinas têm alto valor no mercado, em vista de serem muito mais duras e resistentes do que os metais tradicionais. Embora seu custo de produção seja elevado, não havendo métodos viáveis economicamente para produção em larga escala, esses nanomateriais podem ser usados para a construção de componentes críticos para minúsculas máquinas, chamadas MEMS ("MicroElectroMechanical Systems": sistemas microeletromecânicos). Com o progresso na nanotecnologia avançando rapidamente, os engenheiros já começam também a se referir a NEMS ("NanoElectroMechanical Systems": sistemas nanoeletromecânicos). E esses nanometais poderão representar uma peça importante na construção desses dispositivos.

Mas, antes que seja possível a construção desses equipamentos, os engenheiros necessitam de um entendimento mais profundo acerca do comportamento desses novos metais. Por exemplo, sob quais condições eles se curvam ou se quebram? Para descobrir o que acontece com esses novos metais sob stress, em nível atômico, os pesquisadores, liderados por Mingwei Chen, efetuaram várias experiências com uma película de alumínio nanocristalino. Grânulos dessa forma especial de alumínio são mil vezes menores do que os grânulos do alumínio comum.

Chen e seus colegas empregaram dois métodos para deformar o nanomaterial, alterando seu formato. Uma punção com ponta de diamante foi utilizada para fazer um minúsculo furo em um pedaço da película de alumínio; outro pedaço foi triturado em um moedor. A borda ultra-fina do furo e os fragmentos resultantes da moagem foram então examinados sob o microscópio eletrônico.

Os pesquisadores relataram que algumas linhas de átomos mudaram para um padrão de zigue-zague. Esse tipo de realinhamento, chamado de deformação geminada, ajuda a explicar como o nanomaterial, que é mais duro e resistente do que os materiais convencionais, deforma-se quando submetido a grandes cargas. A deformação geminada não ocorre no alumínio tradicional. Esta pode ser uma das razões pelas quais o nanoalumínio apresenta suas propriedades de maior dureza e resistência.

Os cientistas acreditam ter descoberta uma peça-chave do quebra-cabeças que é o entendimento das propriedades dos nanometais, o que permitirá agora a construção de modelos computacionais que poderão prever como esses novos nanometais se comportarão quando em operação real.