p Aguentar, lá, grafeno. Você pode pensar que é o novo nanomaterial mais interessante do século, mas o boro pode já te bater, de acordo com cientistas da Rice University. p Uma equipe do Rice que simulou formas unidimensionais de boro - tanto fitas de dois átomos quanto cadeias de um único átomo - descobriu que eles possuem propriedades únicas. As novas descobertas aparecem esta semana no Jornal da American Chemical Society .

p Por exemplo, se as fitas metálicas de boro forem esticadas, eles se transformam em cadeias semicondutoras antiferromagnéticas, e quando soltos eles se dobram para trás em tiras.

p Os materiais de boro 1-D também têm rigidez mecânica no mesmo nível dos nanomateriais conhecidos de mais alto desempenho.

p E eles podem atuar em nanoescala, molas de força constante.

p Laboratórios experimentais estão fazendo progresso na síntese de boro do tipo átomo fino e do tipo fulereno, o que levou o pesquisador do Rice, Boris Yakobson, a pensar que o boro 1-D também pode se tornar real.

p O laboratório de Yakobson cria simulações de computador em nível de átomo de materiais que não existem necessariamente - ainda. Simular e testar suas propriedades energéticas ajuda a guiar experimentalistas que trabalham para criar materiais do mundo real. Cadeias de átomos de carbono conhecidas como carbyne, fulerenos de boro e filmes bidimensionais chamados borofeno, tudo previsto pelo grupo Rice, desde então, foram criados por laboratórios.

p "Nosso trabalho com carbyne e com boro planar nos fez pensar que uma cadeia unidimensional de átomos de boro também é uma estrutura possível e intrigante, "Yakobson disse." Queríamos saber se é estável e quais seriam as propriedades. É aí que os métodos teórico-computacionais modernos são impressionantes, porque é possível fazer avaliações bastante realistas de estruturas não existentes.

p "Mesmo que eles nunca existam, eles ainda são importantes, pois estamos investigando os limites da possibilidade, meio que a fronteira final, " ele disse.

p O boro unidimensional forma duas fases bem definidas - cadeias e fitas - que estão ligadas por uma "transição de fase reversível, "o que significa que eles podem mudar de uma forma para a outra e vice-versa.

p Para demonstrar essas interessantes quimomecânicas, os pesquisadores usaram um computador para "puxar" as pontas de uma fita de boro simulada com 64 átomos. Isso forçou os átomos a se reorganizarem em uma única cadeia semelhante a um carbyne. Em sua simulação, os pesquisadores deixaram um fragmento da fita para servir de semente, e quando eles liberaram a tensão, os átomos da cadeia voltaram ordenadamente à forma de fita.

p "O boro é muito diferente do carbono, "Yakobson disse." Ele prefere formar uma fileira dupla de átomos, como uma treliça usada na construção de pontes. Este parece ser o mais estável, estado de menor energia.

p "Se você puxar, começa a se desdobrar; os átomos cedem a esse fio monoatômico. E se você liberar a força, ele se dobra para trás, "disse ele." Isso é muito divertido, estruturalmente, e ao mesmo tempo muda as propriedades eletrônicas.

p "Isso o torna uma combinação interessante:quando você estica até a metade, você pode ter uma parte da fita e uma parte da corrente. Porque um deles é metal e o outro é um semicondutor, isso se torna unidimensional, junção Schottky ajustável. "Uma junção Schottky é uma barreira para elétrons em uma junção metal-semicondutora e é comumente usada em diodos que permitem que a corrente flua em apenas uma direção.

p Como uma fita, boron is "a true 1-D metal robust to distortion of its crystalline lattice (a property known as Peierls distortion), " the researchers wrote. That truss-like construct gives the material extraordinary stiffness, a measure of its ability to resist deformation from an applied force.

p As a chain of atoms, the material is also a strain-tunable, wide-gap antiferromagnetic semiconductor. In an antiferromagnet, the atomic moments—the direction of the atoms' "up" or "down" spin states—align in opposite directions. This coupling of magnetic state and electronic transport may be of great interest to researchers studying spintronics, in which spin states may be manipulated to create high-performance electronic devices. "It may be very useful because instead of charge transport, you can have spin transport. That's considered an important direction for devices that make use of spintronics, " ele disse.

p One-dimensional boron's springiness is also interesting, Yakobson disse. "It's also a special spring, a constant-force spring, " he said. "The more you stretch a mechanical spring, the more the force goes up. But in the case of 1-D boron, the same force is required until the spring becomes fully stretched. If you keep pulling, it will break. But if you release the force, it completely folds back into a ribbon. It's a mechanically nice structure." That property could be useful in nanoscale sensors to gauge very small forces, ele disse.