Nanotecnologia

Zíper químico abre nanotubos para formar fitas de grafeno

Zíper químico abre nanotubos para formar fitas de grafeno
Zíper químico abre os nanotubos de carbono, deixando folhas de grafeno que recobrem superfícies muito maiores e são mais fáceis de serem integradas em novos materiais e em circuitos eletrônicos.[Imagem: Rice University]

O grafeno é considerado o mais forte de todos os materiais já medido pelo homem. Por suas características insólitas (reduzida espessura, por exemplo) e propriedades notáveis (alta condução de eletricidade), ele tem sido cotado, entre outras coisas, como possível sucessor do silício na fabricação de chips de computador ou como o material de base para a nova geração de dispositivos eletrônicos.

Zíper químico

Agora, cientistas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, descobriram como transformar nanotubos de carbono em folhas abertas de grafeno. Os nanotubos são tubos ocos formados por uma ou mais camadas de carbono. Se os nanotubos forem abertos, cada uma de suas camadas gera uma folha de grafeno com apenas um átomo de carbono de espessura.

O processo funciona como se fosse um zíper químico, abrindo o nanotubo e produzindo uma solução de pequenas folhas de grafeno.

Uma solução de ácido sulfúrico e permanganato de potássio ataca os nanotubos de carbono de parede simples ou de paredes múltiplas, reagindo com a estrutura de carbono e abrindo-os em uma linha perfeitamente reta. A abertura pode começar no centro do nanotubo ou em uma de suas extremidades, mas o resultado é sempre o mesmo: uma folha perfeita de grafeno.

Transformando nanotubos em folhas de grafeno

"Se você quer fabricar um filme condutor, isto é o que você precisa. Assim que começamos a falar sobre este processo, nós começamos a receber ligações de empresas, que reconheceram o seu potencial," conta o professor James Tour, o mesmo que ajudou a criar um nanocarro.

A maioria das aplicações até agora desenvolvidas com os nanotubos, principalmente para a microeletrônica e para a criação de novos materiais estruturais, deverá se beneficiar com a nova técnica.

Isto porque, com os nanotubos abertos, a área coberta pelo material é muito maior, permitindo a construção de estruturas de maiores dimensões e em larga escala. Tanto o grafeno quanto os nanotubos apresentam propriedades eletrônicas e mecânicas similares.

Jato de tinta

Como são estruturas muito pequenas, os processos que utilizam tanto os nanotubos quanto as folhas de grafeno geralmente funcionam de forma parecida com as impressoras a jato de tinta, com a diferença de que, em vez da tinta, aplica-se uma solução de nanotubos ou grafeno.

"Quanto você empilha dois cilindros, a área de contato entre eles é muito pequena," explica o cientista. "Se você junta essas tiras na forma de folhas, você tem áreas enormes de sobreposição."

A nova técnica foi descoberta pelo pesquisador Dmitry Kosynkin, que faz parte da equipe do Dr. Tour.

Recentemente, pesquisadores coreanos descobriram uma forma diferente de produzir folhas de grafeno em grande quantidade - veja Nova forma de produzir grafeno viabiliza papel eletrônico.

Bibliografia:

Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons
Dmitry V. Kosynkin, Amanda L. Higginbotham, Alexander Sinitskii, Jay R. Lomeda, Ayrat Dimiev, B. Katherine Price, James M. Tour
Physics
16 April 2009
Vol.: 458, 872-876
DOI: 10.1038/nature07872




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