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A estrutura secreta das perovskitas: por que essa forma cristalina é tão especial?
No mundo da ciência, a perovskita atraiu a atenção de inúmeros pesquisadores com sua extraordinária estrutura cristalina. Como uma perovskita composta do mineral perovskita, as propriedades únicas da perovskita fazem dela um material importante na ciência moderna de materiais e na pesquisa espacial.
Contexto históricoA perovskita tem a fórmula química CaTiO3, e a singularidade dessa estrutura está em sua poderosa capacidade de ajuste, permitindo que muitos cátions diferentes sejam incorporados a ela, formando assim uma ampla variedade de materiais projetados.
A descoberta da perovskita remonta a 1839, quando o mineralogista alemão Gustav Rose a descobriu nos Montes Urais, na Rússia, e a batizou em homenagem ao mineralogista russo Lev Perrot. Ela recebeu esse nome em homenagem a Lev Perovski. A notável estrutura cristalina das perovskitas foi descrita pela primeira vez por Victor Goldschmidt em 1926 e posteriormente caracterizada por Helen Dick Megaw em 1945 usando dados de difração de raios X. A estrutura foi confirmada.
Existência e distribuição de perovskitas
As perovskitas são encontradas principalmente no manto da Terra, especialmente em rochas de silicato e rochas ricas em cálcio das Montanhas Kirkbyna. Geralmente assume a forma de pequenos cristais irregulares ou subregulares que preenchem os espaços entre os silicatos dos quais a rocha foi formada. Além da Terra, perovskitas também são encontradas em alguns meteoritos, especialmente em inclusões ricas em cálcio e alumínio.
Em estrelas e anãs marrons, a formação de grãos de perovskita leva ao esgotamento do óxido de titânio na fotosfera, o que aumenta ainda mais a importância das perovskitas na astronomia.
Propriedades físicas
As propriedades físicas das perovskitas são igualmente impressionantes. Sua estrutura cristalina pertence ao grupo espacial Pbnm e exibe uma forma quase cúbica. Os cátions do sítio A nas perovskitas são geralmente metais alcalino-terrosos ou elementos de terras raras, enquanto os cátions do sítio B são vários metais de transição. Essa característica estrutural confere à perovskita uma ampla faixa de estabilidade, especialmente em aplicações de resistência à rocha de ouro.
Derivados de perovskita
A diversidade de perovskitas não se limita aos seus componentes básicos, mas também inclui vários derivados. A fórmula química da perovskita dupla é A'A"B'B"O6. Metade das posições B nessa estrutura são substituídas, resultando em diversas propriedades elétricas e ópticas. As propriedades elétricas e o potencial de aplicação dessas estruturas as tornaram amplamente estudadas em materiais eletrônicos e de energia solar.
Para perovskitas de baixa dimensão, quando o cátion do sítio A é pequeno, uma estrutura 3D é formada, enquanto quando o cátion do sítio A é grande, uma estrutura de folha fina 2D pode ser formada.
Exploração Futura
À medida que os cientistas se aprofundam na estrutura da perovskita, eles descobrem seu potencial em muitas tecnologias emergentes, especialmente em células solares e dispositivos eletrônicos. Portanto, a exploração de sua estrutura e aplicação se tornou um tema atual na ciência dos materiais. Que potencial não descoberto a estrutura secreta da perovskita esconde? Talvez ela tenha um papel maior na tecnologia futura?
