Uma breve introdução ao grafeno

Postado em 27/04/2018 por Gleydson Fernandes

Estado sólido e materiais

Desde que foi isolado pela primeira vez, com uma fita adesiva, e ter dado um prêmio Nobel ao holandês Andre Geim e ao russo Konstatin Novoselov em 2010, o grafeno vem ganhando a cada dia mais e mais popularidade, e sendo alvo de estudos e debates de toda natureza e em todo o mundo.

Mais do que isso, a esfoliação mecânica do grafeno deu origem a um enorme campo de pesquisa, que hoje envolve profissionais de diversas áreas e também diversos interesses econômicos. Isso porque, assim como o grafeno, outros materiais podem ser obtidos através dos mesmos métodos, e essa diversidade de materiais promove uma diversidade de propriedades que podem ser exploradas pela indústria de acordo com a finalidade da aplicação. Nesse artigo, manteremos nosso foco no grafeno.

O grafeno nada mais é do que uma fina camada de grafite – ou melhor, o grafite é um empilhamento de folhas de grafeno. Sua espessura é simplesmente a espessura de um átomo, cerca de um bilhão de vezes menor do que um metro. É tão fino que podemos desprezar sua expessura e considerá-lo um material bidimensional – e é assim que vamos nos referir a ele daqui em diante, como um material bidimensional em meio a vários outros materiais bidimensionais existentes.

Como o grafeno é apenas uma finíssima camada de grafite, ele também é um sólido cristalino. Isso significa que os átomos de carbono que o compõem estão dispostos a uma certa distância uns dos outros. Mas isso não significa que o grafeno seja um material rígido. Ao contrário, ele é maleável como uma manta, apesar de altamente flexível e resistente.

Por se tratar de um material bidimensional, os defeitos na rede cristalina do grafeno são muito importantes para o fenômeno de transporte eletrônico, já que os elétrons estão confinados nessas duas dimensões. Assim, esses defeitos, que podem se tratar de buracos ou da substituição de átomos, modificam amplamente suas propriedades mecânicas, ópticas e eletrônicas. Esses defeitos foram e ainda são alvos de diversos estudos, e eles podem ser introduzidos na rede do grafeno para sintonizar suas propriedades de acordo com a finalidade de sua aplicação. Essas modificações feitas de propósito na rede cristalina do material são chamadas de dopagem.

Naturalmente, o grafeno é um material condutor. Através de dopagens específicas, já foi mostrado que ele também pode se transformar em um semicondutor e, mais recentemente, em um supercondutor. Isso possibilita que seja utilizado para a fabricação de diversos dispositivos eletrônicos, inclusive de processadores, com uma potência muito superior à potência dos processadores atuais.

A flexibilidade do grafeno, sua transparência e leveza também são propriedades bastante interessantes para a indústria da tecnologia, pois permite a fabricação de telas e dispositivos como celulares e tablets totalmente traslúcidos. E essas são apenas algumas das potenciais aplicações futuras. Estudos sobre a geração e armazenamento de energia, dessalinização de água, produção de roupas, calçados, relógios, fuselagem de aviões e tantas outras, surgem todos os dias para nos lembrar da importância que o material terá no nosso futuro.

Dessa forma, provada a importância do estudo do grafeno, dedicarei mais alguns artigos para seu estudo, onde será discutido mais a fundo a sua rede cristalina, métodos de síntese e propriedades. Falarei também da formação de nanotubos e fulerenos e suas aplicações na área médica, e dos demais materiais bidimensionais, que foram somentes citados aqui.

Até a próxima!

Compartilhar:

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *