Usando pressões extremamente altas, equivalentes às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo material capaz de armazenar quantidades enormes de energia.
"É a forma de armazenamento de energia mais condensada que se conhece, à exceção da energia nuclear," explica o Dr. Choong-Shik Yoo, da Universidade do Estado de Washington, nos Estados Unidos, que coordenou a pesquisa.
Bigorna de diamante
O grupo do Dr. Yoo criou o novo material usando uma bigorna de diamante, um pequeno dispositivo de 5 x 7,5 centímetros de diâmetro, capaz de produzir pressões extremamente altas em um pequeno espaço.
As bigornas de diamante são também conhecidas pela sigla DAC, do inglês Diamond Anvil Cell.
A bigorna de diamante foi usada para pressionar um cristal de difluoreto de xenônio (XeF2), gerando um material com uma estrutura super compacta e até hoje desconhecida.
Redes metálicas tridimensionais
Sob pressão atmosférica normal, as moléculas do cristal ficam relativamente distantes umas das outras. Mas, conforme os pesquisadores foram aumentando a pressão no interior da câmara, o material tornou-se um semicondutor bidimensional, parecido com o grafite.
Ao atingir uma pressão superior a 1 milhão de atmosferas - a pressão encontrada a meio caminho para o centro da Terra - as moléculas formaram redes metálicas tridimensionais.
Essas estruturas em rede, com moléculas fortemente ligadas, estão na verdade armazenando na forma de energia química - ou de estrutura molecular - a enorme quantidade de energia mecânica de compressão gerada pela bigorna de diamante.
Recuperar a energia
A pesquisa ainda se insere na categoria de pesquisa básica e está distante de se transformar em uma bateria utilizável.
Em entrevista ao Site Inovação Tecnológica, o Dr. Yoo afirmou que a pesquisa ainda não lidou com uma forma de recuperar a energia armazenada: "Embora isso não tenha sido alcançado ainda, um dos nossos objetivos nesta pesquisa é desenvolver um método sintético passível de recuperação [da energia] e que seja escalável."
O que os cientistas conseguiram até agora foi demonstrar a existência de materiais com potencial para uso em uma nova classe de sistemas de armazenamento de energia em forma química.
"Tendo descoberto esses materiais e detalhado sua estrutura, nós agora poderemos trabalhar nos próximos passos: descobrir uma rota sintética alternativa para baixar as pressões de transição e controlar a estabilidade desses materiais metaestáveis para usá-los em condições ambiente," disse o Dr. Yoo.
Bateria de alta pressão
O objetivo é de fato viável: foi usando a mesma técnica de alta pressão que foram produzidos os primeiros diamantes artificiais, que hoje podem ser produzidos em condição ambiente por meio de um processo chamado deposição de vapor químico.
O armazenamento de energia mecânica na forma de energia química tem várias aplicações possíveis.
Além das baterias, as possibilidades futuras incluem a criação de uma nova classe de materiais energéticos, combustíveis, materiais super-oxidantes para destruição de agentes químicos e biológicos e até supercondutores de alta temperatura.
"É a forma de armazenamento de energia mais condensada que se conhece, à exceção da energia nuclear," explica o Dr. Choong-Shik Yoo, da Universidade do Estado de Washington, nos Estados Unidos, que coordenou a pesquisa.
Bigorna de diamante
O grupo do Dr. Yoo criou o novo material usando uma bigorna de diamante, um pequeno dispositivo de 5 x 7,5 centímetros de diâmetro, capaz de produzir pressões extremamente altas em um pequeno espaço.As bigornas de diamante são também conhecidas pela sigla DAC, do inglês Diamond Anvil Cell.
A bigorna de diamante foi usada para pressionar um cristal de difluoreto de xenônio (XeF2), gerando um material com uma estrutura super compacta e até hoje desconhecida.
Redes metálicas tridimensionais
Sob pressão atmosférica normal, as moléculas do cristal ficam relativamente distantes umas das outras. Mas, conforme os pesquisadores foram aumentando a pressão no interior da câmara, o material tornou-se um semicondutor bidimensional, parecido com o grafite.
Ao atingir uma pressão superior a 1 milhão de atmosferas - a pressão encontrada a meio caminho para o centro da Terra - as moléculas formaram redes metálicas tridimensionais.
Essas estruturas em rede, com moléculas fortemente ligadas, estão na verdade armazenando na forma de energia química - ou de estrutura molecular - a enorme quantidade de energia mecânica de compressão gerada pela bigorna de diamante.
Recuperar a energia
A pesquisa ainda se insere na categoria de pesquisa básica e está distante de se transformar em uma bateria utilizável.Em entrevista ao Site Inovação Tecnológica, o Dr. Yoo afirmou que a pesquisa ainda não lidou com uma forma de recuperar a energia armazenada: "Embora isso não tenha sido alcançado ainda, um dos nossos objetivos nesta pesquisa é desenvolver um método sintético passível de recuperação [da energia] e que seja escalável."
O que os cientistas conseguiram até agora foi demonstrar a existência de materiais com potencial para uso em uma nova classe de sistemas de armazenamento de energia em forma química.
"Tendo descoberto esses materiais e detalhado sua estrutura, nós agora poderemos trabalhar nos próximos passos: descobrir uma rota sintética alternativa para baixar as pressões de transição e controlar a estabilidade desses materiais metaestáveis para usá-los em condições ambiente," disse o Dr. Yoo.
Bateria de alta pressão
O objetivo é de fato viável: foi usando a mesma técnica de alta pressão que foram produzidos os primeiros diamantes artificiais, que hoje podem ser produzidos em condição ambiente por meio de um processo chamado deposição de vapor químico.
O armazenamento de energia mecânica na forma de energia química tem várias aplicações possíveis.
Além das baterias, as possibilidades futuras incluem a criação de uma nova classe de materiais energéticos, combustíveis, materiais super-oxidantes para destruição de agentes químicos e biológicos e até supercondutores de alta temperatura.
