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Os cientistas podem ter encontrado uma forma de tornar os diamantes mais parecidos com o metal, uma inovação que pode ter aplicações em células solares, LEDs, dispositivos óticos ou sensores quânticos.
De acordo com a Cosmos, uma equipa de físicos demonstrou que um diamante pode ser manipulado para conduzir eletricidade, tal como os metais. Para isso, os cristais devem ser sintetizados com uma estrutura em forma de agulha e deformados por uma tensão mecânica.
Em 2018, a equipa de Amit Banerjee demonstrou ser possível fabricar nanoagulhas flexíveis de diamante, o material natural mais duro conhecido. Agora, os físicos de Singapura, Estados Unidos e Rússia demonstraram que é possível transformar o diamante num condutor elétrico.
Na maioria das suas formas, o diamante é um bom isolante elétrico devido ao seu hiato de banda (bandgap) ultralargo de 5,6 eletrão-volt (eV). Isto significa que é necessária uma grande quantidade de energia para energizar os eletrões do diamante antes de atuarem como portadores de uma corrente elétrica. Quanto menor a bandgap, mais fácil será para a corrente fluir.
As simulações mostraram que é possível estreitar esta lacuna deformando elasticamente uma nanoagulha de diamante, dobrando-a para o lado, como Amit Banerjee fez em 2018. O artigo científico foi recentemente publicado na PNAS.
Os cientistas explicam que, à medida que tensão se vai acumulando na nanoagulha, o intervalo de banda diminui, um indicador de maior condutividade elétrica. Nas experiências, a bandgap desapareceu completamente perto da quantidade máxima de tensão que a nanoagulha poderia suportar antes de partir.
“Descobrimos que é possível reduzir a lacuna de banda de 5,6 eV até zero. Se mudarmos continuamente de 5,6 a zero eV, cobrimos toda a faixa de lacunas. Através da engenharia de deformação, podemos fazer com que o diamante tenha o hiato de banda do silício, que é mais amplamente usado como um semicondutor, ou do nitreto de gálio, que é usado em LEDs” explicou Ju Li, da Universidade Tecnológica Nanyang, em Singapura.
A metalização do diamante em nanoescala também poderia ser alcançada sem desencadear instabilidade na sua composição química.
“Os métodos demonstrados neste trabalho podem ser aplicados a uma ampla gama de outros materiais semicondutores de interesse tecnológico em aplicações mecânicas, microeletrónicas, biomédicas, de energia e fotónica, através da engenharia de deformações”, rematou Subra Suresh, que também participou no estudo.
