Nanotecnologia

Lápis com grafite de nanotubos desenha sensores

Lápis com grafite de nanotubos desenha sensores de gases
Os sensores são desenhados entre eletrodos metálicos, para que os resultados possam ser lidos por um circuito eletrônico externo. [Imagem: Jan Schnorr]

Carbono

O grafite de um lápis é carbono puro, comprimido a partir de um pó.

Quando você desliza o lápis sobre o papel, o atrito faz com que o pó de carbono se solte, formando a escrita.

Katherine Mirica, do MIT, queria mais do que escrever ou fazer desenhos a lápis. Ela queria criar sensores para detectar gases.

Esses sensores podem ser construídos de forma muito eficiente com nanotubos de carbono.

Lápis de nanotubos

Ocorre que nanotubos de carbono também são carbono puro, como o grafite do lápis, só que caprichosamente enrolados em tubos com poucos nanômetros de espessura.

Eles são tão minúsculos que, um ponto de vista macroscópico, há pouca diferença entre um pó de carbono qualquer e um monte de nanotubos de carbono, cuja aparência é essencialmente a de um pó.

Assim, a Dra Mirica decidiu fazer um grafite para lápis comprimindo nanotubos de carbono.

Deu certo, com a vantagem de que qualquer estrutura que ela desenha será uma estrutura formada pelos excepcionais nanotubos de carbono.

Ela pôde então a desenhar seus sensores, no formato que quisesse.

"A beleza disso é que nós podemos começar a fazer qualquer tipo de material quimicamente funcionalizado. Acreditamos que poderemos fazer sensores para quase qualquer coisa que seja volátil," disse o professor Timothy Swager, orientador do trabalho.

Sensores de nanotubos de carbono

Os nanotubos de carbono são essencialmente folhas de grafeno enroladas em cilindros, que permitem que os elétrons fluam com pouquíssima resistência.

Quando o nanotubo entra em contato com um gás qualquer, as moléculas do gás ligam-se ao nanotubo, interna ou externamente, alterando o fluxo de elétrons.

Assim, cada gás específico pode ser detectado pela variação que ele induz na corrente elétrica que flui pelos nanotubos.

Hoje esses sensores exigem a dissolução dos nanotubos de carbono em diclorobenzeno, um processo agressivo, tóxico e nem um pouco prático.

Usando seu lápis de nanotubos de carbono, Mirica desenvolveu uma técnica de fabricação de sensores que elimina totalmente os solventes, além de permitir a construção dos sensores em qualquer superfície ou material.

A pesquisadora testou a fabricação dos sensores em vários tipos de papel, e verificou que os sensores mais sensíveis são aqueles feitos sobre papel bem liso.

Ela também confirmou que os sensores dão resultados consistentes mesmo quando as marcas feitas com o lápis de nanotubos de carbono não são uniformes.

Bibliografia:

Mechanical Drawing of Gas Sensors on Paper
Katherine A. Mirica, Jonathan G. Weis, Jan M. Schnorr, Birgit Esser, Timothy M. Swager
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/anie.201206069




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