p Algumas das descobertas científicas mais famosas aconteceram por acaso. Do Teflon e do forno de microondas à penicilina, os cientistas que tentam resolver um problema às vezes encontram coisas inesperadas. É exatamente assim que criamos nanofitas de fósforo - um material feito de um dos blocos de construção básicos do universo, mas isso tem o potencial de revolucionar uma ampla gama de tecnologias. p Estávamos tentando separar camadas de cristais de fósforo em folhas bidimensionais. Em vez de, nossa técnica criou minúsculos, fitas semelhantes a tagliatelle com um único átomo de espessura e apenas 100 ou mais átomos de diâmetro, mas até 100, 000 átomos de comprimento. Passamos três anos aprimorando o processo de produção, antes de anunciar nossas descobertas.

p As fitas bidimensionais têm várias propriedades notáveis. A proporção entre largura e comprimento é semelhante à dos cabos que atravessam a ponte Golden Gate. Eles são incrivelmente uniformes, mas a largura manipulável permite suas propriedades, como se e como conduzem eletricidade, para ser ajustado. Eles também são incrivelmente flexíveis, o que significa que eles podem seguir os contornos de qualquer superfície onde forem colocados perfeitamente, e até mesmo ser distorcido.

p Potencial transformativo

p Mais de 100 artigos científicos previram o potencial transformador dessas nanofitas, se for possível criá-los, em uma variedade de tecnologias - algumas até cinco anos antes da publicação de nossa descoberta na Nature.

p Talvez o mais importante deles esteja na área de tecnologia de baterias. A estrutura ondulada das nanofitas de fósforo significa que os íons carregados que alimentam as baterias podem em breve se mover até 1000 vezes mais rápido do que é possível atualmente. Isso significaria uma diminuição significativa no tempo de carregamento, junto com um aumento de capacidade de aproximadamente 50%. Esses ganhos de desempenho proporcionariam grandes impulsos para as indústrias de carros elétricos e aeronaves, e nos permite aproveitar melhor a energia renovável para eliminar a dependência de combustíveis fósseis, mesmo no cinza, dias calmos.

p Também significa que, no futuro, as baterias podem usar íons de sódio em vez de íons de lítio. As reservas de lítio conhecidas podem não ser capazes de atender aos enormes aumentos projetados na demanda da bateria, e a extração do metal pode ser prejudicial ao meio ambiente. Sódio, por contraste, é abundante e barato.

p O campo da eletrônica também pode agradecer as nanofitas. A lei de Moore observa que a capacidade de processamento do computador dobra a cada dois anos, mas esta taxa corre o risco de diminuir à medida que os limites físicos dos materiais se aproximam rapidamente. O uso de materiais '2-D' como os nossos poderia redefinir esses limites, permitindo-nos fazer dispositivos cada vez menores e mais rápidos.

p As fitas poderiam resolver outro grande obstáculo nesta área - como conectar eletricamente nanomateriais sem criar grande resistência (e, portanto, perda de energia) nas junções. Versões de várias camadas de nanofitas de fosforeno podem ser perfeitamente divididas em fitas com diferentes alturas e propriedades elétricas, contornando os requisitos usuais de engenharia de conexões. Graças a isto, células solares de alta eficiência agora podem estar muito mais perto de entrar na realidade.

p A flexibilidade e as propriedades termoelétricas das nanofitas de fosforeno significam que elas também podem ser incorporadas em tecidos vestíveis, e usado para converter calor residual em eletricidade útil. Por exemplo, logo poderemos ver camisetas termoelétricas que funcionam como monitores dos níveis de açúcar no sangue e coração, tudo alimentado apenas pelo calor do corpo.

p A tecnologia pode desbloquear o potencial do hidrogênio como combustível eficiente e com baixo teor de carbono. O gás está disponível em abundância na água e só produz oxigênio como subproduto quando extraído. Contudo, encontrar uma maneira de fazer isso de forma barata tem escapado aos cientistas. As moléculas de água podem ser divididas por meio de um processo chamado fotocatálise, mas o método requer um material que absorva muita luz, e cujas propriedades energéticas combinam bem com a água. Prevê-se que as nanofitas tenham exatamente essas qualidades, bem como uma grande área de superfície que maximizaria o contato com a água, tornando-se um candidato promissor para resolver o enigma da produção de hidrogênio.

p Encorajadoramente, nanofitas de fosforeno já superaram os principais obstáculos no caminho para a comercialização. Encontrar um método de produção escalável como o nosso leva anos para a maioria dos novos materiais, e alguns nunca vêem a luz do dia. Adicionado a isso, o fósforo é um material relativamente abundante e facilmente extraído na crosta terrestre. E uma vez que nossas fitas já são formadas em líquidos, tintas ou tintas podem ser facilmente produzidas para manipulá-los em escala usando métodos de baixo custo, como revestimento por spray ou impressão a jato de tinta.

p A produção dessas fitas é, no entanto, apenas o primeiro passo para revolucionar as tecnologias acima. Muita pesquisa agora precisa ser realizada para testar as previsões teóricas, e investigue até que ponto as propriedades das fitas podem ser adaptadas para aplicações específicas. Como as viagens de mais de 20 anos de Teflon, baterias de lítio, e o velcro nos mostram, o caminho da descoberta ao uso pode ser longo. Mas com a sociedade cada vez mais se afastando dos combustíveis fósseis, esperamos que essa estrada em breve seja bem percorrida. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.