Computador do futuro.
Cientistas da Universidade Politécnica de São Petersburgo Pedro, o Grande (SPbPU), em colaboração com uma equipe de pesquisa, desenvolveram com sucesso um método que permite acelerar e baratear significativamente a produção de vidro `inteligente`. Este material é crucial para a criação de janelas economizadoras de energia e para o desenvolvimento de futuros computadores ópticos rápidos. Os resultados de sua pesquisa foram publicados na revista científica Materials Letters.
Materiais compósitos, compostos por vários componentes e dotados de novas propriedades, são altamente procurados na indústria moderna. Por exemplo, o vidro de silicato contendo nanopartículas de prata é a base para computadores fotônicos, que prometem velocidades de processamento muito superiores às dos tradicionais. Além disso, o vidro `inteligente` é utilizado em envidraçamentos energeticamente eficientes e como plataforma para biossensores.
Até agora, a produção desse vidro era cara e demorada, exigindo tempo, energia e recursos significativos, conforme relatado por representantes da SPbPU.
A equipe de cientistas da SPbPU apresentou uma nova tecnologia que torna o processo de síntese desses materiais consideravelmente mais rápido e econômico. A principal diferença em relação aos métodos tradicionais é a eliminação da etapa dispendiosa e prolongada de tratamento térmico.
A abordagem inovadora baseia-se na irradiação do material com um feixe de elétrons de baixa energia, mas com alta densidade de corrente. Isso permite formar a configuração desejada de nanopartículas em apenas um minuto, eliminando completamente a etapa de recozimento, conforme explicaram os pesquisadores.
Darya Sokolova, assistente da Escola Superior de Engenharia Física da SPbPU, explicou: “Os métodos tradicionais exigem um aquecimento prolongado do vidro a temperaturas de 550–600 °C após a adição de prata, para formar as nanopartículas funcionais. Nossa tecnologia elimina esta etapa, o que permite reduzir o custo total de produção em até 30%.”
Segundo Sokolova, a implementação desta tecnologia resultará em economias significativas devido à redução de horas de trabalho, custos de equipamento e consumo de energia. Além disso, o novo método reduz o tempo de síntese de várias horas para apenas um minuto, em comparação com outras abordagens como ablação a laser ou troca iônica, que também exigem recozimento subsequente.
O método foi testado com sucesso em uma série de experimentos. Os pesquisadores demonstraram que, variando os parâmetros do feixe de elétrons e utilizando baixas energias, é possível controlar precisamente as propriedades do material resultante, permitindo criar partículas e nanopartículas com `design` específico para diversas aplicações práticas.
O próximo passo para os cientistas é aumentar ainda mais a eficiência da produção de uma nova geração de compósitos baseados em `vidro de silicato com nanopartículas metálicas`. Isso será alcançado através do estudo de diferentes configurações de sistemas e métodos para posterior implementação na produção em massa.
A pesquisa também contou com a participação de especialistas da Universidade Estatal de Moscou (MGU) e do Instituto Físico-Técnico Ioffe.
