Óxido metálico SFCO que 'respira' oxigénio pode reprogramar materiais

Cientistas identificaram um óxido metálico com um nome memorável - SrFe₀.₅Co₀.₅O₂.₅ (ou, abreviadamente, SFCO) - capaz de “respirar”: absorve átomos de oxigénio e volta a libertá-los a temperaturas relativamente baixas, sem se degradar.

Óxidos de metais de transição e a “programação” por oxigénio

A relevância desta descoberta prende-se com o facto de estes compostos, classificados como óxidos de metais de transição, poderem ser ajustados, na prática, através do oxigénio. Ao acrescentar ou remover átomos, alteram-se propriedades do material - incluindo o magnetismo e a condutividade.

Como demonstração de viabilidade, este trabalho sugere um novo nível de controlo sobre o comportamento de materiais muito comuns em electrónica, sistemas de energia limpa e edifícios, recorrendo ao oxigénio presente no gás circundante.

O óxido metálico SFCO que “respira” oxigénio

O SFCO é constituído por estrôncio, ferro e cobalto, mas o processo de “respiração” afectou apenas os átomos de cobalto. Isto abre caminho a formas de afinação mais precisa destes materiais no futuro.

“Esta descoberta é impressionante por duas razões”, afirma o físico Hyoungjeen Jeen, da Universidade Nacional de Pusan, na Coreia do Sul.

“Apenas os iões de cobalto são reduzidos, e o processo leva à formação de uma estrutura cristalina totalmente nova, mas estável.”

O que muda ao retirar oxigénio (e por que é reversível)

Quando o oxigénio foi removido de folhas finíssimas do material, o SFCO passou a ser mais transparente e mais isolante (ou seja, a resistência eléctrica aumentou). Em paralelo, a estrutura cristalina expandiu-se ligeiramente.

Os investigadores sublinham ainda um ponto decisivo: o fenómeno é reversível. Além de ser possível retirar oxigénio, o SFCO regressa ao estado inicial quando o oxigénio volta a estar presente - uma característica particularmente útil para engenharia de materiais.

Apesar de já esperarem que o SFCO exibisse mudanças de estado interessantes, os cientistas não antecipavam as reconfigurações completas provocadas pela adição e subtracção de oxigénio.

“É como dar pulmões ao cristal e ele consegue inspirar e expirar oxigénio sob comando”, diz Jeen.

Possíveis aplicações e limites de laboratório

Uma das aplicações potenciais está nas células de combustível de óxido sólido, que geram electricidade a partir de hidrogénio. Estes dispositivos dependem precisamente do tipo de mecanismo aqui demonstrado: captar e libertar oxigénio de forma estável, reversível e com alguma viabilidade prática.

Ainda assim, no que toca à aplicação no mundo real, embora os investigadores realcem que os ensaios podem decorrer em condições relativamente comuns, continuam a tratar-se de ambientes laboratoriais muito específicos e sem interferências externas.

Esse aspecto poderá ser trabalhado em estudos futuros, mas o resultado já representa um avanço importante para quem procura materiais que possam ser programados com grande precisão e alternar entre estados distintos sem sofrer danos - com expectativa de que outras descobertas possam surgir a partir da investigação agora apresentada.

“Isto é um passo importante rumo à concretização de materiais inteligentes que conseguem ajustar-se em tempo real”, afirma o químico Hiromichi Ohta, da Universidade de Hokkaido, no Japão.

A investigação foi publicada na revista Comunicações da Natureza.