p Os pesquisadores do Technion descobriram a natureza das camadas de nanômetros de espessura entre diferentes materiais e descobriram que elas têm propriedades sólidas e líquidas. Ao fazê-lo, os pesquisadores fizeram uma adição crucial à teoria de Gibbs, que descreve os aspectos fundamentais da termodinâmica das interfaces. p O artigo publicado recentemente em Ciência demonstra experimentalmente que a formação de uma camada muito fina (da ordem de um nanômetro de espessura) nas interfaces reduz a energia da interface, e promove a adesão e estabilidade da interface. A camada fina não é um estado convencional da matéria, no sentido de que não é nem sólido nem líquido, mas sim algo intermediário.

Os resultados podem permitir aos cientistas melhorar a resiliência da ligação entre materiais cerâmicos e metais, dois tipos de materiais que “não gostam” de entrar em contato. As muitas aplicações do mundo real incluem ferramentas de corte para usinagem; compósitos para pastilhas de freio; as junções entre fios condutores de metal e chips em computadores; e a aplicação de revestimentos cerâmicos protetores nas lâminas dos motores a jato.

p “Até agora, ninguém foi capaz de entender por que essas camadas finas existem, ou se fossem um estado temporário ou de equilíbrio, ”Explica o Prof. Wayne D. Kaplan, Reitor do Departamento de Engenharia de Materiais do Technion. “Embora sua existência nas interfaces entre os cristais de cerâmica e na superfície do gelo fosse conhecida, havia um debate contínuo sobre a causa desse fenômeno e suas propriedades. "

Por meio de uma longa série de experimentos, Dr. Mor Baram provou que existe uma camada fina na interface entre metais e materiais cerâmicos, o que reduz a energia da interface. A pesquisa foi o trabalho de doutorado do Dr. Baram, e foi realizado sob a supervisão do Prof. Kaplan em cooperação com o Dr. Dominique Chatain do CNRS na França.

p “Esse fenômeno nos permite patinar no gelo, reduz as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos em altas temperaturas, afeta a morfologia dos cristais em materiais de engenharia policristalinos modernos, e contribui para a estabilidade de dispositivos microeletrônicos modernos, ”Diz o Prof. Kaplan.

A equipe conduziu novos experimentos no Technion usando o novo microscópio eletrônico “Titan” e um feixe de íons focalizado (FIB). Isso incluiu o revestimento de safira com uma película fina (0,6 mícron de espessura) de ouro (para comparação, um único fio de cabelo tem 80-100 mícrons de espessura), e aquecer as amostras até atingirem o equilíbrio (ou seja, até o filme de ouro se fragmentar em bilhões de minúsculos cristais de ouro na safira). Os pesquisadores também incluíram uma fonte de elementos na safira conhecida por desempenhar um papel na formação da camada entre diferentes materiais (neste caso, silício e cálcio). Quando as amostras alcançaram o equilíbrio, o cálcio e o silício se mudaram para a interface entre o ouro e a safira, e um fino (0,0012 mícrons, ou camada de 1,2 nanômetros de espessura) foi criada.

Os pesquisadores foram então capazes de medir com sucesso a energia armazenada entre o ouro e a safira na presença da camada fina. Ao fazê-lo, eles provaram que sua presença diminui a energia da interface, e, portanto, melhora sua estabilidade.