30/08/2013

Nova estrutura formada por Carbonos pode ser a substância mais forte do mundo

30/08/2013 às 23:23:00

Químicos calcularam que correntes de carbonos com dupla ou tripla ligação, conhecidas como "carbyne", podem ser a substância mais forte e resistente conhecida pelo homem.

O sexto elemento, carbono, nos presenteou com uma abundância de materiais extraordinários. A algum tempo eram conhecidos apenas o carbono, o grafite e o diamante. Mas recentemente, químicos conseguiram obter diversas formas a partir do grafeno, até então considerado a substância mais forte conhecida pelo homem.

É difícil acreditar que o carbono tenha tanta surpresa assim de baixo das mangas. Mas ainda hoje, Mingjie Liu e seus colegas da Rice University em Houston calculam as propriedades de outra forma do carbono que é mais forte, resistente e mais exótica que qualquer coisa que qualquer químico tenha visto. Esse novo material é chamado de "carbyne" (não encontrei uma tradução decente, e não vou arriscar colocar algo errado aqui). É uma corrente de átomos de carbono que estão conectadas entre si por ligações alternadas triplas e únicas ou por ligações duplas consecutivas.

Essa substância ainda é um mistério. Astrônomos acreditam que eles detectaram sua assinatura no espaço interestelar enquanto que os químicos estão questionando por décadas se eles conseguem criar essa substância em terra. Alguns anos atrás, entretanto, eles conseguiram sintetizar o "carbyne" como uma corrente de uns 44 átomos em solução.

O que se pensava até agora é que o "carbyne" era extremamente instável. De fato, alguns químicos calcularam que dois fios dessa substância ao se encontrar reagiriam explosivamente. Todavia, nanotecnólogos estão fascinados pelo potencial deste material por sua força e resistência. Mas exatamente quão forte e quão resistente é essa substância? Ninguém sabe ao certo.

Aí é onde Liu e seus colegas interviram. Esses caras calcularam desde o princípio, as propriedades do "carbyne" e os resultados fornecem uma boa leitura. Pra começar, eles dizem que essa substância é aproximadamente duas vezes mais resistente que a substância mais resistente atualmente. Nanotubos de carbono e grafeno, por exemplo, possuem uma resistência de 4.5 x 10^8 N.m/kg, mas "carbyne" chega a uma resistência de 10^9 N.m/kg.

Tão impressionante quanto sua resistência é sua força. Liu e seus colegas calculam que precisariam de cerca de 10 nanoNewtons para quebrar um único fio de "carbyne".

Essa força é traduzida em uma força específica de 6.0–7.5×10^7 N∙m/kg, novamente maior do que os números de qualquer material conhecido, incluindo o grafeno (4.7–5.5×10^7 N∙m/ kg), nanotubos de carbono (4.3–5.0×10^7 N∙m/ kg) e os diamantes (2.5–6.5×10”7 N∙m/kg4).
- Equipe responsável pela pesquisa da Universidade de Rice
O "carbyne" também possui outras propriedades interessantes. Sua flexibilidade está situada em algum lugar entre um polímero e uma fita dupla de DNA. E quando torcida, pode rodar livremente ou ficar resistente da forma que sofreu a torção, dependendo do grupo químico que se encontra no final da cadeia.

Talvez o mais interessante mesmo é o cálculo dos pesquisadores sobre a estabilidade desta nova substância. Eles concordam que duas correntes em contato podem reagir mas existe uma barreira de ativação que previne que isso aconteça facilmente. "Essa barreira sugere a viabilidade do "carbyne" em fase condensada a temperatura ambiente", concluem.

Tudo isso deve abrir o apetite dos nanotecnólogos, que esperam moldar formas cada vez mais exóticas em suas nanomáquinas. Dado ao avanço que temos tido em manufaturar "nanocoisas", talvez não tenhamos que esperar muito até que alguém comece a explorar as propriedades mecânicas extraordinárias das correntes de "carbyne" pra valer.

Obs: A tradução para "carbyne" encontrada por mim foi "carbino". Mas não sei se está correto.

Lucas

Tem vinte e um anos de idade e é o idealizador e designer do Química Suprema. É entusiasta na área de Divulgação Científica com ênfase nas Ciências Químicas e Farmacêuticas. Possui noções de linguagens de programação, e entende de Design Gráfico e manuseio de programas de edição. Em 2013 cursou Licenciatura em Química e em 2014 resolveu trocar para o curso de Farmácia. Estuda na UFF.


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