Química computacional descobre material superduro
Estrutura cristalina do novo material, que pode ser sintetizado a temperatura ambiente. [Imagem: Alexander G. Kvashnin et al. - 10.1021/acs.jpclett.8b01262]
Diamante e pobedit
Químicos da Rússia e da China descobriram um novo material superduro que promete desbancar o material usado há quase um século em ferramentas de corte, usinagem, perfuração de poços de petróleo e várias outras aplicações.
O boreto de tungstênio (WB5) que eles descobriram supera o amplamente usado pobedit, um material compósito de carboneto de tungstênio e cobalto misturado com diamantes artificiais.
As substâncias superduras têm uma ampla gama de aplicações, abrangendo a perfuração de poços, a construção de máquinas, a usinagem de metais, a cirurgia e muitos outros.
O material mais duro conhecido, o diamante, é um luxo inacessível em muitas dessas aplicações, e seu concorrente distante, o pobedit, tem reinado sem desafiantes há pelo menos 80 anos - pobedit é um termo russo para vencedor, insuperável.
WB5
A composição quase imbatível do pobedit não resistiu ao ataque de simuladores computacionais, que usam algoritmos evolucionários para prever como moléculas podem se rearranjar em materiais nunca antes sintetizados de forma a obter as características desejadas.
Alexander Kvashnin e seus colegas usaram o algoritmo evolutivo USPEX para prever a composição do novo material, o WB5 (tungstênio e boro), que pode ser sintetizado em pressão ambiente e bate o pobedit nos dois parâmetros mais essenciais - dureza (50% maior) e tenacidade à fratura (20% menor).
O sistema de tungstênio-boro tem sido objeto de uma série de estudos experimentais e teóricos, e é surpreendente que esse composto não tenha sido descoberto até agora, disse Kvashnin.
O algoritmo USPEX é usado por milhares de pesquisadores ao redor do mundo. [Imagem: Uspex/Oganov Lab]
USPEX
USPEX é uma sigla em inglês para Preditor Universal de Estruturas: Xtalografia Evolucionária - na verdade é uma sigla um tanto forçada, já que uspekh em russo significa sucesso - devido à alta taxa de sucesso e muitos resultados úteis produzidos por este método.
Esse simulador foi criado no laboratório do professor Artem Oganov, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, em 2004, e deve seu sucesso à sua capacidade de resolver o problema central da química dos cristais, levando a uma grande capacidade de previsão da estrutura cristalina dos materiais.
Colocado à disposição da comunidade científica, esse simulador hoje é usado por mais de 4.000 pesquisadores em todo o mundo.
