Cientistas transformam diamante em condutor elétrico através de deformação mecânica

Um grupo de físicos conseguiu fazer algo que parecia impossível: transformar diamante em condutor elétrico. A descoberta, publicada recentemente na PNAS, partiu de uma observação simples mas radical — se dobrasse uma agulha de diamante com precisão, era possível mudar completamente o seu comportamento elétrico.

O diamante é, por natureza, um isolante extraordinário. A razão está numa propriedade chamada lacuna de banda — essencialmente, a quantidade de energia necessária para fazer os eletrões do material começarem a conduzir eletricidade. No diamante, essa lacuna é de 5,6 eletrão-volt, uma das maiores conhecidas. Isto significa que é preciso uma quantidade enorme de energia para conseguir que o diamante conduza corrente elétrica, o que o torna praticamente inútil para aplicações eletrónicas convencionais.

Mas os cientistas de Singapura, Estados Unidos e Rússia descobriram que esta propriedade não é fixa. Quando deformam elasticamente uma nanoagulha de diamante — dobrando-a para o lado, como se fosse um fio minúsculo — a lacuna de banda começa a encolher. À medida que a tensão mecânica aumenta, a lacuna diminui. E quando a agulha se aproxima do ponto de rutura, a lacuna desaparece completamente. Nesse momento, o diamante comporta-se como um metal, conduzindo eletricidade livremente.

Ju Li, da Universidade Tecnológica Nanyang em Singapura, explicou a implicação prática desta descoberta. Ao controlar a deformação, é possível ajustar a lacuna de banda do diamante para qualquer valor desejado — tornando-o tão condutor quanto o silício, o semicondutor mais comum, ou o nitreto de gálio, usado em LEDs. Isto abre portas que antes estavam fechadas. O diamante, o material natural mais duro conhecido, pode agora ser engenheirado para ter propriedades eletrónicas personalizadas.

O trabalho baseia-se em investigação anterior de Amit Banerjee, que em 2018 demonstrou ser possível fabricar nanoagulhas de diamante flexíveis — um feito em si mesmo, dado que o diamante é tão frágil quando esticado. Agora, a equipa mostrou que estas agulhas podem ser manipuladas de forma controlada e previsível, sem que a estrutura química do material se desestabilize.

As aplicações potenciais são vastas. Células solares mais eficientes, sensores quânticos, dispositivos óticos avançados — tudo isto poderia beneficiar de um material que combina a dureza extrema do diamante com propriedades eletrónicas ajustáveis. Subra Suresh, outro investigador envolvido no estudo, sugeriu que a técnica de engenharia de deformações pode ser aplicada a outros semicondutores de interesse tecnológico, abrindo caminho a inovações em microeletrónica, biomedicina, energia e fotónica.

O que torna esta descoberta particularmente elegante é a sua simplicidade. Não é necessário adicionar impurezas ao diamante, não é necessário mudar a sua composição química. Apenas deformação mecânica — pressão aplicada de forma controlada — é suficiente para transformar um isolante perfeito num condutor. É uma mudança de perspetiva sobre o que é possível fazer com um dos materiais mais antigos e mais estudados da ciência.