Materiais Avançados

Carbonos matemáticos viram realidade para desbancar grafeno

De zeólitas a schwarzitas: Passinho à frente aí, grafeno
Estruturas de duas schwarzitas, que serão fabricadas no interior dos poros das zeólitas. [Imagem: Efrem Braun et al. - 10.1073/pnas.1805062115]

Schwarzitas

Um novo método computacional permite projetar materiais de carbono bidimensionais, conhecidos como schwarzitas, e fabricá-los de maneira precisa.

"Por muito tempo as schwarzitas foram apenas um conceito matemático de uma nova forma de carbono bidimensional. Como o grafeno, elas têm potencialmente muitas propriedades únicas e aplicações interessantes," disse Berend Smit, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

Essas propriedades eletrônicas, magnéticas e ópticas exclusivas das schwarzitas as tornam ideais para a fabricação de supercapacitores, eletrodos de baterias, catálise, armazenamento de gases, como o hidrogênio, e separações químicas.

Uma contribuição importante para que as schwarzitas passassem das idealizações teóricas de Hermann Schwarz (1843-1921) para a prática foi dada no ano passado por físicos brasileiros, que usaram impressoras 3D para transformar a matemática em estruturas leves e fortes.

Smit e seus colegas agora automatizaram esse processo usando um outro material de grande interesse tecnológico, as zeólitas.

De zeólitas a schwarzitas: Passinho à frente aí, grafeno
O entrelaçamento dos poros das zeólitas é a chave para a sintetização precisa das schwarzitas. [Imagem: Efrem Braun et al. - 10.1073/pnas.1805062115]

Zeólitas como moldes para schwarzitas

As zeólitas são minerais porosos - com poros microscópicos e muito homogêneos - que ocorrem naturalmente, mas também estão sendo sintetizadas artificialmente. Devido à sua estabilidade e durabilidade, elas são usadas na purificação de água, catálise, adsorção e até mesmo em medicamentos de coagulação sanguínea.

Agora elas vão servir também como moldes para cultivar os carbonos especiais descritos por Schwarz.

"Nosso trabalho nos permitiu gerar uma biblioteca de schwarzitas que pode ser obtida de todas as estruturas zeolíticas conhecidas. Agora podemos sugerir a grupos experimentais qual zeólita usar como modelo para fazer um novo carbono bidimensional, descrito por uma schwarzita em particular," disse Smit.

Bibliografia:

Generating carbon schwarzites via zeolite-templating
Efrem Braun, Yongjin Lee, Seyed Mohamad Moosavi, Senja Barthel, Rocio Mercado, Igor A. Baburin, Davide M. Proserpio, Berend Smit
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1805062115




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