Nobel de física – Grafeno? Mas o que é isso?

by
Em 2002 a atriz americana Halle Berry venceu o Oscar de melhor atriz, pelo filme “A última ceia (Monster´s Ball)”,  tornando-se a primeira mulher negra a receber o prêmio principal. Mas em 2005 a mesma atriz foi agraciada com o Framboesa de Ouro (Razzie Awards), uma paródia do Oscar, que premia os piores filmes, atores, atrizes e diretores do ano, o filme em questão foi “Mulher gato  (Catwoman)” .

O físico russo Andre Geim passou por algo parecido, mas ao contrário. Em 2000 ele recebeu o prêmio IgNobel, uma sátira do Nobel que premia as pesquisas cientificas mais estranhas e bizarras do ano. Geim foi laureado por um trabalho onde mostra que mesmo substâncias não magnéticas podem ser levitadas em fortes campos magnéticos, para provar isso ele fez um sapo levitar.

Andre Geim (a esquerda) e Konstantin Novoselov

Agora em 2010 Geim e outro russo, Konstantin Novoselov, receberam o prêmio Nobel de física pelos seus trabalhos com o Grafeno.

O Grafeno é a nova menina dos olhos, não só dos físicos, mas também de todos que estão envolvidos com a tecnologia da microeletrônica e dos novos materiais. Assim como o transistor de silício substituiu a válvula, o grafeno promete substituir o silício.

No dia 13 de setembro publiquei aqui um post chamado “Brasil possui curso de engenharia em nanotecnologia”, nele eu tento explicar o que é nanotecnologia, a ciência do muito pequeno, e como essa nova técnica científica está revolucionando a produção de novos materiais. Entre eles destacam-se os famosos nanotubos de carbono e agora o grafeno.

Os nanotubos de carbono são tubos formados somente com átomos de carbono, com espessura de um único átomo. Se abrirmos um nanotubo teremos o grafeno, uma superfície plana, formada por átomos de carbono ligados numa estrutura hexagonal. O modelo estrutural assemelha-se a uma tela de galinheiro, mas só que a espessura dessa folha de carbono é de apenas um átomo.

 As propriedades do grafeno são tão notáveis que parece até ficção científica. Além de ser o material mais resistente que existe (pelo menos que o homem tenha conseguido medir), é um excelente condutor elétrico e térmico. É praticamente transparente, mas tão denso que nem o gás Hélio consegue atravessá-lo. Sua resistência é cerca de 200 vezes a do aço estrutural. Com o grafeno foi possível quebrar todos os Recordes dos melhores transistores fabricados, os mais rápidos, os menores e o mais finos já produzidos.

estrutura do grafeno

No ano passado o rápido avanço nas pesquisas do material permitia estimar que um chip de grafeno poderia atingir a freqüência de 1 THz (um tera Hertz = 1012 ciclos por segundos). No início desse ano novos métodos de obtenção do grafeno foram conseguidos, dessa forma não está longe a obtenção desse material em escala industrial, o que vai ocasionar uma verdadeira revolução tecnológica. Essa revolução se dará em componentes eletrônicos, telas sensíveis ao toque, LEDs orgânicos,  processadores mais rápidos e quiçá, mais baratos. Isso tudo num primeiro momento, mas isso será apenas o começo, pois como se trata de um novo material que serve de base para a construção de equipamentos, fica dificil imaginar o alcance das novidades.  Ainda nesse mês foi anunciada mais uma nova técnica de obtenção do mesmo, agora por uma equipe americana (a anterior era japonesa).

Outra utilidade do grafeno, está na possibilidade de uso de suas folhas no armazenamento de hidrogênio na forma sólida. O hidrogênio é um gás altamente explosivo e por esse motivo usá-lo na forma gasosa é extremamente perigoso, principalmente em tanques de automóveis. Já no estado sólido, não há o risco de explosão. Vários são os metais que armazenam hidrogênio na forma sólida, como o titânio, zircônio, vanádio, paládio e suas ligas. Ao absorver o hidrogênio eles formam compostos chamados hidretos metálicos. O problema é que praticamente todos eles exigem uma temperatura muito alta para a liberação do hidrogênio, além disso, esses materiais são pesados. O grafeno além de extremamente leve, permite a absorção e liberação do hidrogênio com vantagens em relação aos hidretos metálicos, para isso é necessário misturar ao grafeno oxigênio, oxidando as folhas de carbono. Isso pode tornar os carros movidos a hidrogênio mais baratos e viáveis.

Com todas essas propriedades, não é a toa que o grafeno tenha se tornado a bola da vez, e isso talvez explique um prêmio Nobel tão cedo. O grafeno foi descoberto em 2004, portanto em menos de 6 anos seus descobridores já foram agraciados com o maior prêmio das ciências, 10 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 2,5 milhões). Só para efeito de comparação Einstein publicou seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico em 1905 e recebeu o prêmio Nobel em 1921 por este trabalho. O Nobel de 2009 premiou três cientistas independentes, por trabalhos desenvolvidos na década de 60.

O artigo Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films (doi: 10.1126/science.1102896), de Novoselov, Geim e outros, pode ser lido por assinantes da Science em www.sciencemag.org.

Bibliografia:

 Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov
Science
22 October 2004
Vol.: 306. no. 5696, pp. 666 – 669
DOI: 10.1126/science.1102896

http://www.agencia.fapesp.br/materia/12875/especiais/nobel-de-fisica-vai-para-pesquisa-com-grafeno.htm

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=nobel-fisica-grafeno&id=010160101005&ebol=sim

Anúncios

Tags: , , , , ,

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s


%d blogueiros gostam disto: