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Nanotecnologia

Grafeno vira nanodiamante sem pressão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/11/2020

Grafeno vira nanodiamante sem pressão
Um mero "cutucão" pode desencadear conexões entre camadas de grafeno, reorganizando a estrutura cristalina e formando diamante cúbico.
[Imagem: Pavel Sorokin]

Diamano

No ano passado, uma equipe coreana demonstrou como usar a química para transformar grafeno em um diamante superfino.

Agora, uma equipe da Universidade Rice, nos EUA, demonstrou que dá para fazer o mesmo sem a química, usando apenas uma pressão moderada, muito inferior à usada para fabricar diamantes industriais a partir do grafite.

A equipe do professor Boris Yakobson é pioneira na sintetização desses nanodiamantes, conhecidos como "diamanos", que têm potencial para viabilizar uma muito sonhada eletrônica de diamante.

Como são cristais minúsculos, os diamanos formam um filme fino, que é extremamente forte mas flexível. Além de ser um semicondutor talhado para aplicações em nano-óptica e nanoeletrônica, ele ainda pode servir como uma plataforma para a fabricação de sistemas micro e nano-eletromecânicos.

Diamantes sem pressão

O que a equipe descobriu agora é que dá para fabricar diamantes em nanoescala usando a partir de duas camadas de grafeno.

Embora seja necessário apenas um pouco de calor para transformar uma camada dupla de grafeno em uma rede cúbica de diamano, um pouco de pressão no lugar certo garante que a coisa funcione para um número maior de camadas, o que é interessante porque permite fabricar filmes de diamante na espessura adequada para uso prático.

A técnica consiste em aplicar uma pequena pressão sobre as camadas de grafeno ensanduichadas entre hidrogênio ou flúor. A partir do ponto de pressão, a rede cristalina de diamante se propaga por todo o material, conforme os átomos de hidrogênio ou flúor ligam-se covalentemente às superfícies, gerando conexões carbono-carbono entre as camadas.

"Apenas na nanoescala - neste caso, na espessura do nanômetro - torna-se possível para a química de superfície por si só mudar a termodinâmica do cristal, mudando o ponto de mudança de fase de pressão muito alta para praticamente nenhuma pressão," disse Yakobson.

A equipe agora pretende juntar os dois métodos - químico e mecanoquímico - para chegar a uma técnica de fabricação de filmes de diamante que possa ser escalonada para uso industrial.

Bibliografia:

Artigo: Nano-Thermodynamics of Chemically Induced Graphene-Diamond Transformation
Autores: Sergey V. Erohin, Qiyuan Ruan, Pavel B. Sorokin, Boris I. Yakobson
Revista: Small
DOI: 10.1002/smll.202004782





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