Foi encontrado um caminho para a produção em massa de filamentos atomicamente finos de fósforo e arsênico – isso promete melhorar baterias, painéis fotográficos e sensores

O fósforo, assim como o grafeno, é capaz de formar estruturas semicondutoras atomicamente finas. Isso abre caminho para baterias, células solares e sensores, que podem melhorar graças a essa substância. Mas tudo se resume a problemas ao passar dos laboratórios para a produção em massa. Cientistas britânicos decidiram ajudar com esse fósforo e tudo pode dar certo para eles.

Fonte da imagem: University College London

A University College London começou a fazer experiências com nanofilamentos de fósforo em 2019. Nanofolhas à base de fósforo foram obtidas pela primeira vez por cientistas em 2014. Desde então, pesquisadores já publicaram mais de 100 artigos sobre esse material e os benefícios de seu uso em sensores e na eletrônica em geral. Com o tempo, ficou claro que a obtenção de fósforo a partir de páginas de nanofilamentos também permite melhorar e alterar as propriedades dos materiais, mas não existiam tecnologias simples para isso.

Cientistas britânicos começaram a isolar filamentos de fósforo de folhas há cerca de quatro anos e logo descobriram que a dopagem do fósforo com arsênico proporcionava benefícios adicionais ao material promissor. Em particular, o arsênico fornece condutividade de elétrons e buracos aos nanofios, o que elimina a necessidade do uso de carbono em compostos com fósforo. Assim, por exemplo, ao produzir ânodos de bateria utilizando nanofibras de fósforo e arsênico, a capacidade da bateria será maior devido à remoção de carbono dos eletrodos.

Da mesma forma, a condutividade interna das células solares melhora e a sensibilidade dos sensores aumenta se nanofios de fósforo dopados com arsênico forem introduzidos nos materiais para elas.

Para produzir em massa o “material milagroso”, cientistas da University College London propuseram misturar estruturas cristalinas de folhas de fósforo e arsênico com lítio dissolvido em amônia líquida a uma temperatura de -50 °C. Após 24 horas, a amónia é removida e substituída por um solvente orgânico. A estrutura atomicamente fina das nanofolhas permite que os íons de lítio se movam em apenas uma direção, o que leva à formação de fissuras longitudinais e, em última análise, à formação de muitas nanofibras. Esta tecnologia é adequada para a produção em massa de nanofilamentos, dizem os cientistas e esperam interessar os fabricantes nisso.