p O professor de engenharia mecânica Frederic Sansoz mostra como os átomos de prata são organizados. Ele faz parte de uma equipe de cientistas que descobriu que fios de prata, entre cerca de 10 e 40 nanômetros de largura, tem uma combinação incrível de superforça e elasticidade. A nova pesquisa revelou um estado estranho da matéria na prata - que pode ter muitos usos tecnológicos. Crédito:Joshua Brown
p Experimente dobrar seu iPhone ao meio. Ou enrole seu tablet como um pergaminho. Ou enrole uma TV touchscreen em um poste. Não funcionou tão bem, fez isso? Isso porque o material cerâmico usado para fazer muitas das telas sensíveis ao toque de hoje tem apenas duas das três qualidades necessárias:é condutor, é transparente, mas não é flexível. p "É frágil e, se você dobrá-lo, quebra, "diz o cientista Frederic Sansoz da Universidade de Vermont, professor de engenharia mecânica.
p Mas Sansoz e uma equipe de outros cientistas fizeram uma descoberta que pode mudar isso. Trabalhando com prata em uma escala cada vez menor - nanofios com apenas algumas centenas de átomos de espessura - eles descobriram que podiam fazer fios que eram superfortes "e elásticos como goma, " ele diz.
p Este tipo de fio de prata pode ser moldado em uma malha que conduz corrente, permite que a luz brilhe - e se dobre com tanta facilidade ", talvez você consiga amarrar seu smartphone em um nó, " ele diz.
p Ou, enquanto escrevem em seu estudo, "relatamos super alongamento incomum em temperatura ambiente sem amolecimento em nanocristais de prata cúbicos centrados na face."
p Os resultados da equipe foram publicados na edição de abril da revista.
Materiais da Natureza .
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Pequeno é mais forte
p Sansoz da UVM, seu colaborador Scott Mao da Universidade de Pittsburgh, e seus colegas lideraram pesquisas pioneiras sobre como transformar metais macios, incluindo ouro, em fios superfortes em nanoescala. Faz parte de uma área crescente de pesquisa que mostra que, à medida que os materiais são projetados para serem cada vez menores, é possível eliminar muitos defeitos em escala atômica. "E isso os torna muito mais fortes, " ele diz, "geralmente, menor é mais forte. "
Neste vídeo, átomos simulados de prata deslizam e se difundem - é um tipo de mecanismo de autocura que permite que o fio se alongue até 200 por cento. A descoberta é uma promessa para a criação de telas sensíveis ao toque flexíveis e telefones dobráveis. Crédito:University of Vermont p Mas há um problema. "À medida que você os torna mais fortes, eles se tornam frágeis. É goma de mascar versus vidro de janela, "Sansoz diz.
p É por isso que ele ficou muito surpreso com o que a equipe descobriu sobre a prata.
p Como os fios de prata são feitos cada vez menores, até cerca de 40 nanômetros, eles seguem a tendência esperada:eles ficam relativamente mais fortes e mais frágeis. Mas pesquisas anteriores de outros cientistas mostraram que em pequenez ainda mais extrema - abaixo de 10 nanômetros - a prata faz algo estranho. "Ele se comporta como uma sobremesa de gelatina de gelatina, "Sansoz diz." Torna-se muito macio quando comprimido, tem muito pouca força, e lentamente retorna à sua forma original. "
p Os cientistas de materiais acreditam que isso acontece porque os cristais de prata são tão pequenos que a maioria de seus átomos está na superfície, com muito poucos átomos internos. Isso permite que a difusão de átomos individuais da superfície domine o comportamento do metal, em vez de rachaduras e deslizamentos de redes organizadas de átomos em seu interior. Isso faz com que esses menores, mas sólido, os cristais de prata têm um comportamento semelhante ao de um líquido, mesmo à temperatura ambiente.
p "Então, nossa pergunta era:o que está acontecendo na lacuna entre 10 nanômetros e 40 nanômetros?" diz Sansoz. "Este é o primeiro estudo a olhar para essa faixa de diâmetros de nanofios."
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Cuidado com o vão
p O que a equipe de cientistas descobriu na lacuna - usando um microscópio eletrônico e modelos atomísticos em um supercomputador - é que "os dois mecanismos coexistem ao mesmo tempo, "Sansoz diz. Isso dá aos fios de prata naquela zona pouco explorada a força do princípio" menor é mais forte "e a estranheza líquida de seus primos menores. Neste tamanho de Goldilocks, quando os defeitos se formam na superfície do fio conforme ele é separado, "então a difusão chega e cura o defeito, "Sansoz diz." Portanto, ele apenas se estende e se estende e se estende - alongando-se até duzentos por cento. "
p Houve um progresso notável desde 2010 na aplicação de nanofios de prata na eletrônica, Sansoz diz, incluindo eletrodos condutores para telas sensíveis ao toque. E algumas empresas estão trabalhando duro para aplicar esses fios na criação de telas flexíveis de baixo custo. "Mas, agora mesmo, eles estão fabricando totalmente no escuro, "Sansoz diz." Eles não sabem qual é o melhor tamanho de fio. "Sua nova descoberta deve dar aos químicos e engenheiros industriais um tamanho-alvo para a criação de fios de prata que poderiam levar aos primeiros telefones dobráveis.