O pesquisador conta que a descoberta é resultado de mais de uma década de pesquisa, que começou durante seu mestrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais na Escola Politécnica (Poli) da USP, no laboratório do professor Cláudio Schön. “O conceito começou com estudos sobre fases ternárias no sistema Nb–Ni–Si e evoluiu durante as investigações no meu doutoramento no Reino Unido sobre as max phases, que são cerâmicas nanolaminadas com propriedades híbridas”, relata. “Sua fórmula geral contém um metal de transição, como titânio (Ti), nióbio (Nb) ou cromo (Cr), um elemento dos grupos 13 a 16 da tabela periódica, como alumínio (Al) ou Silício (Si), e carbono (C) ou nitrogênio (N).”
“Esses materiais possuem uma estrutura cristalina hexagonal com camadas alternadas de ligações metálicas e covalentes, combinando características típicas de metais, entre elas boa condutividade elétrica e térmica, alta tenacidade e usinabilidade, e de cerâmicas, tais como alta dureza, resistência à oxidação e estabilidade térmica”, afirma Tunes. “Entretanto, durante meu doutorado, eu observei que o carbono, nas max phases, causava instabilidades em altas temperaturas.”
Tunes salienta que teve a ideia de tentar sintetizar materiais similares às max phases, mas substituindo o carbono por um metal de transição. “Daí, partimos para tentar sintetizar a primeira zip phase, o composto intermetálico ternário Nb3SiNi2, com nióbio, silício e níquel, em sua forma pura”, ressalta. “Isso só foi possível com a aplicação da técnica de RHP, permitindo pela primeira vez a obtenção da Nb3SiNi2 zip phase monofásica, viabilizando sua caracterização detalhada.”
“As zip phases se destacam por uma ordenação dualista, ou seja, em duas variantes estruturais distintas, uma cúbica, do tipo diamante, e outra hexagonal nanolaminada. Sua estrutura atômica é complexa, apresentando células unitárias com até 96 átomos e padrões atômicos em ziguezague”, descreve o pesquisador. “Elas têm propriedades híbridas, que combinam características metálicas e iônicas, além de comportamento magnético e supercondutividade a baixas temperaturas. Por fim, possuem potencial para derivados 2D: estudos teóricos indicam que as zip phases hexagonais podem ser exfoliadas em camadas bidimensionais, semelhantes aos MXenes [materiais formados por uma única camada de átomos] derivados das max phases e do grafeno.”
De acordo com Tunes, as propriedades singulares das zip phases sugerem uma ampla gama de aplicações potenciais. “Entre elas, estão o uso em eletrônica de próxima geração e dispositivos inteligentes, materiais para baterias e armazenamento de energia, computação quântica e sensores magnéticos e também materiais para ambientes extremos e componentes estruturais avançados”, observa. “Além disso, a possibilidade de produzir derivados bidimensionais pode levar a avanços em eletrônica flexível e dispositivos multifuncionais.”
