p Yogesh Vohra, Ph.D., usa deposição de vapor químico de plasma de micro-ondas para criar filmes finos de cristal de materiais nunca antes vistos. Este esforço busca materiais que se aproximam de um diamante em dureza e são capazes de sobreviver a pressões extremas, temperatura e ambientes corrosivos. A busca por novos materiais é motivada pelo desejo de superar as limitações do diamante, que tende a oxidar em temperaturas superiores a 600 graus Celsius e também reage quimicamente com metais ferrosos. p Vohra, professor e acadêmico do Departamento de Física da Universidade do Alabama em Birmingham, agora relatórios, no jornal Relatórios Científicos , síntese de um novo material de carboneto de boro rico em boro. Este filme, crescido em uma bolacha de silício de 1 polegada, é quimicamente estável, tem 37 por cento da dureza do diamante cúbico e atua como um isolante.

p Igualmente importante, o teste experimental do novo material - incluindo difração de raios-X e medição da dureza do material e módulo de Young - está de acordo com os valores previstos calculados pela equipe de pesquisadores da UAB liderada por Cheng-Chien Chen, Ph.D., professor assistente de física da UAB. Os valores previstos vêm da análise de primeiros princípios, que usa cálculos de teoria funcional de densidade dirigidos por supercomputadores de núcleos carregados positivamente e elétrons carregados negativamente. Assim, Vohra, Chen e seus colegas criaram um novo composto de boro-carbono e mostraram o poder preditivo da análise de primeiros princípios para prever as propriedades desses materiais.

p O novo material tem a fórmula química B50C2, o que significa 50 átomos de boro e dois átomos de carbono em cada subunidade da estrutura cristalina. A questão crucial é onde os dois átomos de carbono são colocados em cada subunidade de cristal; a inserção dos carbonos em outros locais leva a materiais que são instáveis ​​e metálicos. A colocação precisa dos carbonos é obtida por meio de diferentes condições de crescimento.

p O material B50C2 atual foi cultivado em um sistema de deposição de vapor químico de plasma de micro-ondas usando hidrogênio como gás de arraste e diborano - 90 por cento de gás hidrogênio, 10 por cento de B2H6 e partes por milhão de carbono - como o gás reativo. As amostras foram cultivadas a uma pressão baixa equivalente à pressão atmosférica 15 milhas acima da Terra. A temperatura do substrato era de cerca de 750 graus Celsius.

p "A síntese de materiais de carboneto de boro ricos em boro por métodos de deposição química de vapor continua a ser relativamente inexplorada e um empreendimento desafiador, "Disse Vohra." O desafio é encontrar o conjunto correto de condições que sejam favoráveis ​​para o crescimento da fase desejada. "

p "Nossos estudos atuais fornecem validação da teoria do funcional de densidade na previsão da estrutura cristalina estável e fornecendo uma via de síntese metaestável para material de carboneto de boro rico em boro para aplicações sob condições extremas de pressão, temperatura e ambientes corrosivos. "

p Co-autoria com Vohra e Chen para o artigo, "Predições de primeiros princípios e síntese de B50C2 por deposição de vapor químico, "são Paul A. Baker, Wei-Chih Chen e Shane A. Catledge, Departamento de Física da UAB.