p Conforme os dispositivos se tornam menores e mais poderosos, eles exigem mais rápido, menor, baterias mais estáveis. Os químicos da Universidade de Illinois desenvolveram um sólido superiônico que poderia ser a base das baterias de íon-lítio de próxima geração. p O professor de química Prashant Jain e os alunos de pós-graduação Sarah White e Progna Banerjee descreveram o material - nanoclusters ultrapequenos de seleneto de cobre - na publicação Nature Communications .

p "Agora que estamos vendo o boom da nanoeletrônica, precisamos de baterias minúsculas que podem ser colocadas em um chip, e isso não pode acontecer com eletrólitos líquidos, "Jain disse." Estamos usando materiais nanoestruturados para alcançar as propriedades essenciais da tecnologia de íons de lítio. Eles têm muito mais estabilidade térmica e mecânica, não há problemas de vazamento, e podemos fazer camadas de eletrólito extremamente finas para que possamos miniaturizar as baterias. "

p As baterias de íon de lítio padrão e outras baterias iônicas são preenchidas com um eletrólito líquido através do qual os íons de lítio se movem. Os íons fluem em uma direção quando a bateria está sendo usada, e na direção oposta quando a bateria está carregada. Contudo, eletrólitos líquidos têm várias desvantagens:eles exigem volume, degradam conforme os ciclos da bateria, vazam e são altamente inflamáveis, o que levou a explosões em telefones, laptops e outros dispositivos. Embora os eletrólitos sólidos sejam consideravelmente mais estáveis, íons se movem através deles muito mais lentamente, tornando-os menos eficientes para aplicações de bateria.

p O eletrólito de nanocluster de seleneto de cobre combina o melhor dos eletrólitos líquidos e sólidos:tem a estabilidade de um sólido, mas os íons se movem facilmente como um líquido. O seleneto de cobre é conhecido por ser superiônico em altas temperaturas, mas os minúsculos nanoclusters são a primeira demonstração de que o material é superiônico à temperatura ambiente.

p Os pesquisadores descobriram esta propriedade superiônica por acidente enquanto investigavam a reatividade da superfície do seleneto de cobre. Eles notaram que os nanoclusters ultrapequenos - com cerca de 2 nanômetros de diâmetro - pareciam muito diferentes das nanopartículas maiores de seleneto de cobre em um microscópio eletrônico.

p "Essa foi a nossa primeira dica de que eles têm estruturas diferentes, "Jain disse." Nós investigamos mais, e percebemos que esses pequenos aglomerados são, na verdade, semilíquidos em temperatura ambiente. "

p O motivo do semilíquido, propriedade superiônica é a estrutura especial dos nanoclusters, Jain disse. Os íons de selênio muito maiores formam uma rede de cristal, enquanto os íons menores de cobre se movem em torno deles como um líquido. Esta estrutura cristalina é resultado da deformação interna dos aglomerados.

p "Com cerca de 100 átomos, esses nanoclusters estão bem na interface de moléculas e nanopartículas, "Jain disse." Agora mesmo, o grande empurrão é fazer com que cada nanopartícula em uma amostra tenha exatamente o mesmo tamanho e formato. Acontece que com esses clusters, cada cluster é exatamente a mesma estrutura. De alguma forma, neste tamanho, a estrutura eletrônica do material é tão estável que cada aglomerado tem o mesmo arranjo de átomos. "

p Os pesquisadores estão trabalhando para incorporar os nanoclusters em uma bateria, medir a condutividade de íons de lítio e comparar o desempenho com eletrólitos de estado sólido e eletrólitos líquidos existentes.