Por Hugo de Lacerda Coutinho Neto, Graduando Engenharia Química, UFRJ
Ah, o tão famigerado Grafeno! Você já deve ter visto nos mais diversos meios de comunicação que esse nanomaterial promete causar uma grande revolução. Mas já se perguntou o por que?
Grafeno: A descoberta e suas propriedades
Descoberto inicialmente por dois cientistas Russos: Andre Geim e Konstantin Novoselov, o Grafeno nada mais é do que átomos de carbono com hibridização sp2 dispostos num plano hexagonal de duas dimensões. Esse arranjo espacial proporciona uma grande área superficial, condutividade elétrica e térmica graças a alguns fatores como boa mobilidade eletrônica, excelente resistência aos esforços de tração e compressão e outras propriedades de interesse. Essas propriedades acima podem ser exploradas em várias áreas como Eletrônica, Ciência dos Materiais, Medicina e muitas outras.
Em (a) pode-se identificar um Grafeno usual e um Grafeno com complexos Metalocênicos. (b) um grafeno dopado com Heteroátomo. (c) um defeito ou vacância em Grafeno. (d) Óxido de Grafeno.
Grafeno: Seus derivados e o SuperNano
Mas sobre os Grafenos, cabem citar seus derivados:
Óxidos de Grafeno (GO)
Óxido de Grafeno reduzido (rGO)
Nanografite
O primeiro deles é constituído de grupos oxigenados na superfície do material. No segundo esses grupos oxigenados reduzidos de forma a obter um arranjo similar ao Grafeno, porém com alguns defeitos e vacâncias de átomos. A presença de algumas camadas de Grafeno empilhadas umas sobre as outras (em torno de 50) permite classificar esse último como Nanografite.
O fato de haver grupamentos oxigenados principalmente no GO e uma parte no rGO causa uma mudança na hibridização do carbono de sp2 para sp3 alterando consigo algumas propriedades desse nanomaterial. Se o Grafeno é um ótimo condutor elétrico o Óxido de Grafeno é um semicondutor. Entretanto, suas aplicações são tão relevantes quanto o Grafeno, cabendo citar a dopagem de materiais para criação de compósitos mais resistentes a forças mecânicas e efeitos térmicos, dentre outras propriedades.
Hoje, já existem alguns protótipos dessas aplicações como a criação de materiais mais resistentes e de menor densidade podendo ser utilizado em veículos de alta performance (alô alô amantes da Fórmula 1) diminuindo o consumo de combustível. Também na dopagem de tintas criando um ambiente estéreo para bactérias ou na elaboração de pilhas e tintas condutoras.
Nós do SuperNano sintetizamos e caracterizamos tanto TMD quanto os derivados de Grafeno. Usamos de alguns métodos que envolvem esfoliação química ou eletroquímica mas esse não é o foco do artigo. Agora, você tem uma boa bagagem para entender o que é o Grafeno e seus derivados e porque ele promete ter suas aplicações tão amplamente difundidas. Para finalizar, deixo para vocês verem duas folhas de Óxido de Grafeno caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) sintetizadas pelo nosso grande aluno de iniciação científica Arley, cujo projeto de pesquisa é focadonesse tema.
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Temos experiência na síntese e caracterização de materiais 2D, EOR, evolução de Hidrogênio.
Hugo de Lacerda Coutinho Neto, Graduando Engenharia Química, UFRJ