Após anos de esquecimento, quasicristais podem se tornar comercialmente viáveis

Pesquisadores da Universidade de Michigan, nos EUA, acreditam ter encontrado o caminho para tornar os quasicristais um material comercialmente viável. Eles descobriram um fenômeno de autocura capaz de reduzir os defeitos estruturais que impossibilitam a utilização desses objetos no mundo real.

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Essa classe de materiais, que prometia revolucionar desde a produção de células solares mais eficientes à fabricação de frigideiras mais duráveis, caiu em desuso no início dos anos 2000 por ser extremamente instável e conter uma quantidade muito grande de imperfeições morfológicas em sua base.

“Uma razão pela qual a indústria desistiu dos quasicristais é porque eles estão cheios de defeitos. Com essa descoberta surpreendente, esperamos trazer esses materiais incríveis de volta ao mercado para que possam ser usados em grande escala”, diz o professor de engenharia dos materiais Ashwin Shahani, autor principal do estudo.

Materiais impossíveis

Os cristais comuns são materiais formados por conjuntos de átomos organizados no espaço periodicamente, com unidades que se repetem e podem conter desde um até milhares de átomos em seu interior. Já os quasicristais não possuem células unitárias nem um padrão que se repete nas três dimensões do espaço.

O material, descoberto em 1982, rendeu o Prêmio Nobel de Química ao cientista israelense Daniel Shechtman em 2011. Na época, ele classificou os quasicristais como materiais que apresentavam um ordenamento atômico impossível para os conceitos da cristalografia — ciência que estuda os cristais.

Esses quasicristais podem se tornar ultraduros e superescorregadios graças à sua estrutura ordenada que não segue padrões repetidos como nos cristais comuns. Além disso, eles são capazes de absorver calor e luz de maneiras incomuns, exibindo propriedades elétricas exóticas e baixo atrito na interação com outros materiais.

“Os fabricantes que primeiro comercializaram o material logo descobriram pequenas rachaduras entre os cristais, chamadas limites de grão, que aumentam as chances de corrosão e tornam os quasicristais suscetíveis a falhas. Por isso, o desenvolvimento comercial desses materiais foi praticamente arquivado desde então”, explica Shahani.

Contornando o problema

Durante os testes realizados em laboratório, a equipe do professor Shahani descobriu que, sob determinadas condições, pequeno quasicristais podem colidir e se fundir, formando um único cristal maior e sem as imperfeições dos limites de grão, normalmente encontradas nos grupos de cristais menores.

Esses cristais começam como sólidos, medindo uma fração de milímetro, suspensos em uma mistura fundida de alumínio, cobalto e níquel. À medida que a mistura esfria, os minúsculos cristais colidem e se fundem, se transformando em um quasicristal sem defeitos estruturais.

“Parece que os cristais estão se curando após a colisão, transformando um tipo de defeito em outro que eventualmente desaparece por completo. Isso é extraordinário, principalmente devido à falta periodicidade aos quasicristais observadas por outros cientistas desde sua sintetização”, comemora Shahani.

Os pesquisadores dizem que, apesar da nova abordagem, a comercialização dessa tecnologia deve demorar alguns anos. Segundo eles, a descoberta abre uma avenida sem precedentes para a fabricação dos quasicristais em escala industrial, com aplicações reais no desenvolvimento de materiais como isolantes elétricos mais eficientes e aços inoxidáveis mais resistentes.

Fonte: University of Michigan