{"id":6665,"date":"2014-07-16T20:00:16","date_gmt":"2014-07-16T23:00:16","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=6665"},"modified":"2014-07-16T20:00:16","modified_gmt":"2014-07-16T23:00:16","slug":"descoberta-a-bola-quadrada","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2014\/07\/descoberta-a-bola-quadrada\/","title":{"rendered":"Descoberta a bola quadrada"},"content":{"rendered":"
\"borosfereno\"<\/a>
B-40, a nanobola (quadrada) de boro. [Imagem: Wang Lab\/Brown University]<\/figcaption><\/figure>\n

Ou melhor: a nanobola quadrada. Melhor ainda: a nanobora<\/em> quadrada. Trocadilhos \u00e0 parte (ou n\u00e3o, porque esse texto vai ter um monte), h\u00e1 uma nova bola no campo da nanotecnologia. O time que a encontrou \u00e9 formado por pesquisadores da China e dos Estados Unidos. A equipe foi a primeira a apresentar evid\u00eancias experimentais de que \u00e1tomos de boro podem se juntar numa cadeia tridimensional fechada \u2014 similar \u00e0s chamadas buckyballs<\/em>, mol\u00e9culas de carbono em forma de bola de futebol.<\/p>\n

Formadas por 60 \u00e1tomos de carbono arranjados em pent\u00e1gonos e hex\u00e1gonos, as buckyballs<\/em> foram descobertas h\u00e1 trinta anos \u2014 e foi com elas que os cientistas deram o pontap\u00e9 inicial da pesquisa nanotecnol\u00f3gica. Pouco depois das nanobolas de carbono, foram descobertas os nanolen\u00e7\u00f3is de carbono \u2014 o grafeno, que tem se revelado o nanomaterial mais vers\u00e1til.<\/p>\n

Depois das buckyballs<\/em> (ou fulerenos) o mundo da qu\u00edmica n\u00e3o foi mais o mesmo. Os qu\u00edmicos come\u00e7aram a se perguntar se outros elementos tamb\u00e9m seriam capazes de formar suas respectivas nanobolas. Vizinho do carbono na tabela peri\u00f3dica, o boro sempre foi visto como um jogador promissor, mas os c\u00e1lculos mostravam que seu fulereno n\u00e3o seria como o do carbono.<\/p>\n

Sai Carbono, entra Boro<\/h3>\n

O problema \u00e9 que o boro tem um el\u00e9tron a menos que o carbono e, assim, n\u00e3o consegue formar a estrutura de 60 \u00e1tomos das buckyballs<\/em>. Se uma nanobola de boro existisse, sua estrutura teria um n\u00famero diferente de \u00e1tomos. Mas quantos?<\/p>\n

Quem respondeu a essa pergunta foi um professor de Qu\u00edmica na Brown University, Lai-Sheng Wang. Ele lidera um grupo de pesquisa que estuda o boro h\u00e1 anos. Num paper<\/em> publicado no come\u00e7o do ano, Wang e colaboradores mostraram que grupos de 36 \u00e1tomos de carbono podem formar discos hexagonais de um \u00e1tomo de espessura.<\/p>\n

Esses discos poderiam ser juntados para formar um an\u00e1logo do grafeno, apelidado de borofeno<\/em> pelos pesquisadores. O trabalho preliminar de Wang tamb\u00e9m sugeria algo especial para estruturas com 40 \u00e1tomos de boro, que pareciam ser anormalmente est\u00e1veis em compara\u00e7\u00e3o com outras estruturas. [Mais informa\u00e7\u00f5es sobre esse estudo preliminar e o borofeno podem ser encontradas, em ingl\u00eas, aqui<\/a>]<\/p>\n

Brincando com o autorama de el\u00e9trons<\/h3>\n

O trabalho para descobrir o arranjo dessa estrutura de 40 \u00e1tomos de boro exigiu meses de modelagem em supercomputadores, trabalho experimental e at\u00e9 um \u201cautorama de el\u00e9trons\u201d. Como um jogo de futebol, a pesquisa foi dividida em dois tempos.<\/p>\n

No primeiro tempo da pesquisa, o time de Wang jogou pela t\u00e1tica te\u00f3rica. Num supercomputador, foram modelados mais de OITO MIL<\/span> dez mil arranjos poss\u00edveis entre os 40 \u00e1tomos de boro. As simula\u00e7\u00f5es virtuais estimavam n\u00e3o apenas a forma de cada estrutura poss\u00edvel, mas tamb\u00e9m as energias de liga\u00e7\u00e3o entre seus el\u00e9trons. Era como se estimassem a for\u00e7a da \u201ccostura\u201d eletr\u00f4nica que unia os gomos da nanobola de boro.<\/p>\n

No segundo tempo, a equipe partiu para a t\u00e1tica experimental. Os cientistas da China e dos Estados Unidos passaram a testar as energias de liga\u00e7\u00e3o de estruturas de boro em laborat\u00f3rio. Para ser mais preciso, Wang e seu time jogaram o segundo tempo com uma t\u00e9cnica chamada espectroscopia fotoel\u00e9trica.<\/p>\n

Na espectroscopia fotoel\u00e9trica, peda\u00e7os de boro foram submetidos a um laser para criar vapor de boro. Em seguida, um jato de h\u00e9lio congelava o vapor em min\u00fasculos aglomerados de \u00e1tomos. Os aglomerados com 40 \u00e1tomos foram ent\u00e3o isolados por peso e expostos a um segundo laser, mais preciso, capaz de chutar um \u00fanico el\u00e9tron pra fora do aglomerado. Esse el\u00e9tron chutado passava por um longo tubo que Wang apelidou de \u201cautorama de el\u00e9trons\u201d.<\/p>\n

A velocidade do el\u00e9tron ao voar pelo \u201cautorama\u201d foi usada para determinar a energia de liga\u00e7\u00e3o (ou for\u00e7a da costura) de el\u00e9trons do aglomerado testado (a nanobola de boro). A partir desse dado e das simula\u00e7\u00f5es do supercomputador, os pesquisadores poderiam saber como era o arranjo espacial da estrutura.<\/p>\n

Bola cheia e Bola murcha<\/strong><\/h3>\n

As experi\u00eancias demonstraram que 40 \u00e1tomos de boro podem se agrupar em duas estruturas com energias de liga\u00e7\u00e3o distintas, cujos valores batiam com o de dois modelos gerados pelo supercomputador. Uma das estruturas \u00e9 descrita como uma mol\u00e9cula semi-plana (talvez seja como uma bola murcha) e a outra \u00e9 considerada um similar de buckyball<\/em> \u2014 \u00e9 a t\u00e3o buscada nanobola de boro.<\/p>\n

\"O<\/a>
O prof. Lai-Sheng Wang (centro) apresenta um modelo da nanobola de boro aos graduandos Wei-Li Li (esq.) e Zachary Piazza (dir.) [Imagem: Brown University]<\/figcaption><\/figure>\n

\u201cEssa \u00e9 a primeira vez que uma bola de boro foi observada experimentalmente\u201d, disse o prof. Wang ao Phys.org<\/a><\/em>. A mol\u00e9cula, que foi apelidada de borosfereno<\/em>, foi descrita em artigo publicado on-line no \u00faltimo dia 13\/07 pela Nature Chemistry<\/em>.<\/p>\n

O borosfereno n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o esf\u00e9rico quanto o fullereno, seu hom\u00f3logo de carbono. Em vez de hex\u00e1gonos e pent\u00e1gonos, a nanobola de boro tem seus gomos em forma de 48 tri\u00e2ngulos, 4 hept\u00e1gonos e 2 hex\u00e1gonos. H\u00e1 alguma repuls\u00e3o entre alguns \u00e1tomos, o que torna a superf\u00edcie do borosfereno menos redonda que a do fullereno. O resultado \u00e9 alguma coisa entre uma esfera e um cubo \u2014 talvez a bola quadrada que o Quico tanto queria.<\/p>\n

Mas pra que serve essa nanobola quadrada? Wang \u2014 que parece estar se divertindo com sua bolinha quadrada \u2014 se limita a dizer que ainda \u00e9 muito cedo pra isso. Uma possibilidade, segundo o pesquisador, seria o armazenamento de hidrog\u00eanio. Gra\u00e7as \u00e1 defici\u00eancia de el\u00e9trons do boro, o borosfereno poderia se ligar bem com hidrog\u00eanio. As nanobolas de boro poderiam ser \u00fateis como nanotanques para mol\u00e9culas de hidrog\u00eanio.<\/p>\n

Nota<\/h3>\n

A modelagem computacional foi feita por dois grupos, um liderado pelo Prof. Si-Dian Li, da Shanxi University e outro na Tsinghua Univsersity, sob supervis\u00e3o do Prof. Jun Li. A pesquisa foi financiada pela Funda\u00e7\u00e3o Nacional de Ci\u00eancia dos EUA e pela Funda\u00e7\u00e3o Nacional de Ci\u00eancias Naturais da China.<\/p>\n

Refer\u00eancia<\/h3>\n
\"rb2_large_gray25\"<\/a>WANG et. al.<\/em> Observation of an all-boron fullerene<\/strong>, Nature Chemistry. <http:\/\/www.nature.com\/nchem\/journal\/vaop\/ncurrent\/full\/nchem.1999.html<\/a>> <\/em>Published online 13 July 2014<\/pre>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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