p (PhysOrg.com) - Quando se trata de testes de força, grafite - na verdade, folhas em camadas de átomos de carbono - tem um desempenho ruim. Sujeito a ultra-alta pressão, no entanto, e o grafite se torna diamante, a substância mais dura conhecida, e um material exclusivamente útil em uma variedade de aplicações. p Mas embora os diamantes possam durar para sempre, a maioria dos materiais que se transformam sob alta pressão voltam à sua estrutura original quando a pressão é levantada - perdendo quaisquer propriedades úteis que possam ter ganho durante o aperto.

p Agora, ao compreender o processo por trás da transformação em si, a partir de perspectivas experimentais e teóricas, pesquisadores deram um passo potencial para a criação de uma nova classe de excepcionalmente forte, materiais duráveis ​​que mantêm suas propriedades de alta pressão - incluindo resistência e supercondutividade - em ambientes cotidianos de baixa pressão.

p A pesquisa, liderado por Zhongwu Wang, cientista da equipe da Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) e incluindo Roald Hoffmann, o Prêmio Nobel de Química de 1981 e Frank H.T. Rhodes Professor Emérito de Letras Humanas, aparece no dia 12 de outubro, questão do Proceedings of the National Academy of Sciences .

p Cientistas adicionais do CHESS, um grupo na Coreia e um associado de pós-doutorado no grupo Hoffmann, Xiao-dong Wen, também contribuiu.

p Os pesquisadores freqüentemente usam difração de raios-X, uma técnica em que os raios-X são projetados em uma estrutura e capturados no filme depois de passarem ou ricochetearem em suas superfícies, para determinar as estruturas estáticas de átomos e moléculas. Mas até agora, a transformação e interação entre duas estruturas aconteceu em uma caixa preta metafórica, disse Wang.

p Para abrir a caixa, pesquisadores focados em wurtzite, um cristal de cádmio-selênio no qual os átomos estão dispostos em uma estrutura semelhante a um diamante e as moléculas são ligadas na superfície. Quando folhas finas de wurtzita são comprimidas sob 10,7 gigapascais de pressão, ou 107, 000 vezes a pressão na superfície da Terra, sua estrutura atômica se transforma em uma estrutura semelhante a um sal-gema

p Submeter um cristal de tamanho macro a alta pressão pode fazer com que ele se quebre (pequenos defeitos na estrutura do cristal aumentam, causando a estrutura, e o processo de transformação, para se tornar irregular) - então os colaboradores coreanos do grupo prepararam nanofolhas wurtzite, que têm apenas 1,4 nanômetro de espessura e não apresentam defeitos.

p Conforme a pressão foi aplicada, Wang e colegas integraram duas técnicas de difração de raios-X (difração de raios-X de pequeno e grande ângulo) para caracterizar as mudanças na forma da superfície do cristal e na estrutura atômica interna, bem como a mudança estrutural das moléculas ligadas à superfície.

p Eles descobriram pela primeira vez que as nanofolhas exigiam três vezes mais pressão para sofrer a transformação como o mesmo material em forma de cristal maior.

p Eles também testaram a resistência ao escoamento do material (o nível de tensão em que começa a deformar), dureza (resistência a arranhões ou abrasão) e elasticidade (capacidade de retornar à sua forma original) durante a transformação. Compreender como essas propriedades mudam à medida que as moléculas interagem pode ajudar os pesquisadores a criar projetos mais fortes, materiais mais resistentes, Disse Wang.

p E adicionar uma molécula de ligação chamada ligante suave à superfície das nanofolhas de alta pressão, os pesquisadores observaram o efeito dessa ligação à estrutura interna das nanofolhas, pressão de transformação, e espaçamento.

p Enquanto isso, enquanto Wang e colegas realizavam os experimentos no CHESS, Wen e Hoffmann trabalharam na teoria correspondente por trás da interação de transformação.

p "Tanto o experimento quanto a simulação concordam bem, "Disse Wang." Agora sabemos como os átomos se movem. Entendemos o procedimento intermediário. "

p A próxima etapa é testar maneiras de bloquear a transformação reversa de sal-gema de volta para wurtzita, criando um material que mantém as propriedades únicas do sal-gema sob pressão ambiente.

p E o processo experimental de Wang pode ser promissor para a compreensão do caminho de transformação de outros compostos também.

p "Pode ser aplicado a todos os outros materiais, "Disse Wang." Basta seguir nosso método de medição. "