Nanotecnologia

Nanotubos de carbono são flexíveis e podem até ser dobrados

Poucos materiais foram alvo de tanta pesquisa como os nanotubos de carbono. Descobertos há pouco mais de 10 anos, eles possuem propriedades elétricas e mecânicas que os tornam o material mais promissor hoje estudado, com aplicações em virtualmente todas as áreas, da nanoeletrônica até estruturas tão fortes que já fazem os mais visionários sonharem com um elevador que ponha astronautas em órbita sem a necessidade de foguetes.

Mas, antes disso, essas minúsculas estruturas de carbono devem ser melhor compreendidas. Só assim será possível torná-los disponíveis em quantidades comerciais e a preços razoáveis. Atualmente, esses nanotubos só são produzidos em escala laboratorial e vendidos em décimos de grama.

Nanotubos de carbono

Várias pesquisas têm demonstrado que transistores de nanotubos de carbono funcionam com velocidades muito maiores do que os transitores tradicionais de silício. Outras pesquisas têm-se dedicado a gerar nanotubos em diversos formatos, o que tornaria possível a construção de nanofios para uso no interior dos microprocessadores, substituindo os fios de cobre, que devem ser muito mais grossos e não são tão eficientes na transmissão de eletricidade.

Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Georgia, Estados Unidos, trabalhando em conjunto com colegas do Centro de Pesquisas Watson, da IBM, e da Escola Politécnica Federal de Lausanne, Suíça, fizeram uma descoberta que poderá facilitar muito a manipulação e a formatação de nanotubos de carbono no interior de outras nanoestruturas, sejam elas chips ou qualquer outro dispositivo.

Utilizando um microscópio de força atômica (AFM), que possui uma ponta de apenas 35 nanômetros de espessura, os cientistas efetuaram os primeiros testes que buscavam conhecer a elasticidade dos nanotubos. Para sua surpresa, já que eles são extremamente rígidos no sentido do comprimento, os nanotubos cedem quando pressionados na radial.

"Nós sabemos de estudos anteriores que os nanotubos são muito rígidos na direção axial, mas muito pouco se sabe sobre sua elasticidade radial, principalmente porque, quando você está trabalhando com tubos tão pequenos é difícil apertá-los sem chegar ao ponto em que eles fiquem irremediavelmente danificados," explica Elisa Riedo, uma das autoras do artigo que descreve a descoberta, publicado no periódico Physical Review Letters.

Nanotubo flexível

A professora Riedo e seus colegas começaram testando nanotubos de carbono de parede única com um raio de apenas 0,2 nanômetros, chegando até a nanotubos de paredes compostas de 12 nanômetros de raio. Eles descobriram que, quanto maior o nanotubo, mais flexível ele é.

"Nossos experimentos mostram que, para nanotubos com raio interno pequeno, o aumento do raio os torna mais macios. Isto significa que, para esses tubos, a rigidez axial é controlada pela magnitude do seu raio interno, enquanto o número de camadas desempenha um papel secundário," explica ela.

Mas, para os nanotubos de dimensões maiores, a elasticidade é quase constante. Isto pode signficar que o amolecimento que ocorre à medida em que o raio interno do nanotubo aumenta é contrabalançado pelo efeito de endurecimento que ocorre à medida em que o número de camadas aumenta, até o ponto em que as propriedades dos nanotubos atinjam as do grafite, outra forma de carbono.

Se isto for verdade, e somente pesquisas adicionais poderão confirmar esta hipótese, cairá por terra o sonho do elevador espacial. Mas, por outro lado, os cientistas poderão criar métodos industriais que tirarão vantagens dos minúsculos nanotubos de carbono, dobrando-os na medida da necessidade.

Bibliografia:

Radial Elasticity of Multiwalled Carbon Nanotubes
I. Palaci, S. Fedrigo, H. Brune, C. Klinke, M. Chen, Elisa Riedo
Physical Review Letters
5 May 2005
Vol.: 94, 175502
DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.175502




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