Ricercatori trasformano cemento in metallo

Ricercatori trasformano cemento in metallo

Credit: ANL

Gli scienziati hanno svelato la formula per trasformare il cemento liquido in metallo liquido. Questo rende il cemento un semi-conduttori e apre il suo utilizzo nel redditizio mercato dell’elettronica di consumo per film sottili, rivestimenti protettivi, e chip di computer.

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“Questo nuovo materiale ha un sacco di applicazioni, tra cui  film sottili resistenti utilizzati nei display a cristalli liquidi, in pratica lo schermo piatto del monitor del computer ,” ha detto Chris Benmore, un fisico del Dipartimento degli Stati Uniti dell’ Energia (DOE), Argonne National Laboratory che ha lavorato con un team di scienziati provenienti da Giappone, Finlandia e Germania. Benmore e Shinji Kohara dal Giappone Synchrotron Radiation Research Institute/SPring-8 hanno condotto lo sforzo di ricerca.

Questo cambiamento dimostra un modo unico per rendere il metallico- un  , che ha caratteristiche positive tra cui una migliore resistenza alla corrosione del metallo tradizionale, meno fragilità del vetro tradizionale, conduttività, bassa perdita di energia in campi magnetici, e fluidità per la facilità di lavorazione e stampaggio. In precedenza solo i metalli sono stati in grado di passare a una forma di  . Il cemento fa questo da un processo chiamato cattura di elettroni, un fenomeno solo visto in precedenza nelle soluzioni di ammoniaca. Capire come il cemento si è unito a questo club esclusivo apre la possibilità di trasformare altri materiali solidi normalmente isolanti in semiconduttori a temperatura ambiente.

“Questo fenomeno di intrappolare elettroni e trasformare cemento liquido in metallo liquido è stato trovato di recente, ma non era stato spiegato in dettaglio fino ad ora”, ha detto Benmore. “Ora che sappiamo quali sono le condizioni necessarie per creare elettroni intrappolati nei materiali siamo in grado di sviluppare e testare altri materiali per scoprire se siamo in grado condurre l’elettricità in questo modo.”

I risultati sono stati riportati il 27 maggio sulla rivista The Proceedings of National Academy of Sciences nell’articolo “Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO–Al2O3 composition glasses”.

Il gruppo di scienziati ha studiato mayenite, un componente di cemento alluminoso fatto di calcio e ossidi di alluminio. Essi si fondono a temperature di 2.000 gradi Celsius usando una levitatore aerodinamico con il biossido di carbonio riscaldato con raggio laser. Il materiale è stato lavorato in atmosfere differenti per controllare il modo in cui legami ossigeno nel vetro risultante. Il levitatore mantiene il liquido caldo e toccando le superfici del contenitore  forma cristalli. Questo lasciate raffreddare il liquido in stato vetroso  può intrappolare elettroni nel modo necessario per la conduzione elettronica. Il metodo di levitazione è stato sviluppato appositamente per la misurazione in situ presso Argonne avanzata Photon Source da un team guidato da Benmore.

 

Gli scienziati hanno scoperto che la conducibilità è stata creata quando gli elettroni liberi sono stati “intrappolati” nelle strutture gabbia che si formano nel bicchiere. Il blocco degli elettroni ha fornito un meccanismo per la conducibilità simile al meccanismo che si presenta in metalli.

Per scoprire i dettagli di questo processo, gli scienziati hanno combinato parecchie tecniche sperimentali e le hanno analizzate facendo uso di un supercomputer. Hanno confermato le idee negli esperimenti facendo uso delle tecniche differenti dei raggi x alla primavera 8 in Giappone  combinati con le misure più iniziali alla sorgente neutronica pulsata intensa ed alla fonte avanzata del fotone.

Di Tona Kunz

Fonte: http://phys.org/news/2013-05-cement-metal.html#ajTabs

 

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