Pressão torna transparente material à base de ferro

As propriedades físicas de cristais dependem não só da sua composição química mas também da simetria de como os elementos se organizam, Um exemplo típico é o caso do diamante e do grafite, ambos constituidos de átomos de carbono apenas. A diferença notável entre eles é devida apenas às posções destes átomos, em uma estrutura de simetria cúbica no diamante e hexagonal no grafite. A forma estável nas condições ambientes é o grafite sendo o diamante metaestável.

Um grupo internacional de pesquisadores, com participação brasileira, mostrou que é possível tornar um composto de ferro transparente. A transição é produzida quando ele é submetido a altas pressões.

A equipe trabalhou com o tetraborato de ferro (FeB4), um composto supercondutor que foi o primeiro desta família a ser descrito a partir de previsões teóricas de primeiros princípios. Suas propriedades eletrônicas e estruturais, inclusive o acoplamento elétron-fonon (mediador da fase supercondutora), foram calculadas através de programas (softwares) específicos executados em poderosos computadores. A estimativa teórica da temperatura crítica abaixo da qual se estabelece o estado supercondutor obtida no trabalho está em bom acordo com o valor experimental.

Os resultados indicam que o material passa por uma transição de fase quando submetido a uma pressão de 53,7 GPa (gigapascal), ou seja, correspondente a mais de 500 mil vezes a pressão atmosférica ambiente. A partir desse ponto, o material se organiza em uma nova estrutura cristalina, a qual permanece estável até 300 GPa. Isso modifica drasticamente suas propriedades eletrônicas, levando a uma transição de comportamento metálico (supercondutor) para semicondutor. Oticamente, o material passa a ser transparente!

O estudo teve a participação de Paulo Cesar Piquini e Jonas Anversa, da UFSM (Universidade Federal de Santa Maria), no Rio Grande do Sul, ao lado de colegas da Tailândia, da Suécia, da China e da Coreia do Sul. Embora ainda não haja perspectivas de aplicação prática para o tetraborato de ferro sob altíssima pressão, os pesquisadores acreditam que esses resultados abrem uma rota alternativa na busca por novos materiais transparentes.

O trabalho foi publicado na edição impressa do periódico "Proceedings of the National Academy of Sciences" em 2 de dezembro.

Para ler o artigo, clique aqui (resumo de acesso livre, texto completo só para assinantes).

 

Física ao Vivo

novembro fisica ao vivo

Destaque em Física

Sociedade Brasileira de Física