p Os pesquisadores descobriram que a condutividade térmica dos cristais do superátomo está diretamente relacionada ao distúrbio rotacional dentro dessas estruturas. Os resultados foram publicados em um artigo em Materiais da Natureza esta semana. p O professor associado de engenharia mecânica da Carnegie Mellon University Jonathan A. Malen foi o autor correspondente do artigo intitulado "A ordem orientacional controla o transporte térmico cristalino e amorfo em cristais superatômicos".

p Os cristais de Superatom são arranjos periódicos - ou regulares - de C ₆₀ fulerenos e aglomerados moleculares inorgânicos de tamanho semelhante. O nanômetro de tamanho C ₆₀ s parecem bolas de futebol com átomos de C nos vértices de cada hexágono e pentágono.

p "Existem duas formações quase idênticas, um que tem rotação (ou seja, desordem de orientação) C ₆₀ se um que fixou C ₆₀ s, "disse Malen." Descobrimos que a formação que continha C60s rotativos tem baixa condutividade térmica, enquanto a formação com C fixo ₆₀ s tem alta condutividade térmica. "

p Embora o distúrbio rotacional seja conhecido no bulk C ₆₀ , esta é a primeira vez que o processo foi aproveitado para criar condutividades térmicas muito diferentes em materiais estruturalmente idênticos.

p Imagine uma fila de pessoas passando sacos de areia de uma ponta a outra. Agora imagine uma segunda linha onde cada pessoa está girando - algumas no sentido horário, alguns no sentido anti-horário, alguns rápido, e alguns lentos. Seria muito difícil mover um saco de areia nessa linha.

p "Isso é semelhante ao que está acontecendo com a condutividade térmica nos superátomos, "explicou Malen." É mais fácil transferir energia térmica ao longo de um padrão fixo do que desordenado.

p Professor Assistente de Química da Universidade de Columbia, Xavier Roy, o outro autor correspondente do estudo, criou os cristais do superátomo em seu laboratório, sintetizando e montando os blocos de construção nas superestruturas hierárquicas.

p “Os cristais Superatom representam uma nova classe de materiais com potencial para aplicações na geração de energia sustentável, armazenamento de energia, e nanoeletrônica, "disse Roy." Porque temos uma vasta biblioteca de superátomos que podem se auto-montar, esses materiais oferecem uma abordagem modular para criar estruturas complexas, embora sintonizáveis, atomicamente precisas. "

p Os pesquisadores acreditam que essas descobertas levarão a uma investigação mais aprofundada sobre as propriedades eletrônicas e magnéticas exclusivas dos materiais superestruturados. Uma aplicação futura pode incluir um novo material que pode mudar de um condutor térmico para um isolante térmico, abrindo o potencial para novos tipos de interruptores e transistores térmicos.

p "Se pudéssemos controlar ativamente o distúrbio rotacional, criaríamos um novo paradigma para o transporte térmico, "disse Malen.

p Para maiores informações, leia o artigo:"A ordem orientacional controla o transporte térmico cristalino e amorfo em cristais superatômicos, " Materiais da Natureza (2016).

p Outros investigadores da Carnegie Mellon incluíram o pesquisador de pós-doutorado e ex-aluno Wee-Liat Ong, Patrick S. M. Dougherty, Alan J. H. McGaughey, e C. Fred Higgs. Ong é assessorado conjuntamente por Malen e Roy como parte de uma bolsa da National Science Foundation MRSEC liderada pela Universidade de Columbia. Outros pesquisadores da Columbia University incluíram E. O'Brien e D. Paley.