Vídeo: Introducing Graphene
Em 1974, o físico canadense Philip Russel Wallace foi o responsável pelo primeiro estudo teórico sobre as potenciais aplicações do grafeno, todavia a descoberta experimental só se produziu em 2004, graças a 2 físicos da Universidade de Manchester, Andre Gein e Konstantin Novoselov.
A questão era que o grafeno, tal como se conhecia até então, parecia demasiado instável para poder ser encontrado na natureza. Mais tarde, já em 2010, estes 2 cientistas de origem russa demonstraram o oposto com um método tão invulgar como engenhoso. Com muita paciência e fita adesiva conseguiram isolar o composto e libertá-lo do grafite da mina de um lápis, transferindo-o em seguida para uma lâmina de silício. Este processo concedeu-lhes o Prêmio Nobel da Física.
A questão era que o grafeno, tal como se conhecia até então, parecia demasiado instável para poder ser encontrado na natureza. Mais tarde, já em 2010, estes 2 cientistas de origem russa demonstraram o oposto com um método tão invulgar como engenhoso. Com muita paciência e fita adesiva conseguiram isolar o composto e libertá-lo do grafite da mina de um lápis, transferindo-o em seguida para uma lâmina de silício. Este processo concedeu-lhes o Prêmio Nobel da Física.
Trata-se na realidade de uma das estruturas mais simples que se pode imaginar, “é simplesmente, uma camada bidimensional de átomos de carbono organizados de forma hexagonal”, explica o espanhol Tomás Palacios, investigador do Departamento de Engenharia Eléctrica e Ciência Computacional do Instituto Tecnológico do Massachusetts (MIT) desde 2006, e que também inventou, há alguns anos, um chip de grafeno.
O grafeno apresenta uma configuração ultrafina em que cada átomo está ligado a outro através de ligações covalentes (partilham um par de elétrons), formando uma rede hexagonal semelhante ao padrão de favo de mel. O resultado gera características elétricas, ópticas, mecânicas e térmicas únicas.
Além de ser o material mais fino descoberto até agora, é transparente. Para poder ser detectado é preciso colocá-lo sobre uma finíssima placa de óxido de silício. Apesar disto, é a substância mais resistente que se conhece, “é mesmo mais resistente do que o melhor dos metais, é mais forte do que o aço”, sublinha Palacios, seria necessário colocar um elefante em equilíbrio sobre a ponta de um lápis para perfurar uma simples folha de grafeno, e já foi demonstrado que duas folhas de grafeno conseguem ser ainda mais eficazes como condutores de eletricidade.
Além de ser o material mais fino descoberto até agora, é transparente. Para poder ser detectado é preciso colocá-lo sobre uma finíssima placa de óxido de silício. Apesar disto, é a substância mais resistente que se conhece, “é mesmo mais resistente do que o melhor dos metais, é mais forte do que o aço”, sublinha Palacios, seria necessário colocar um elefante em equilíbrio sobre a ponta de um lápis para perfurar uma simples folha de grafeno, e já foi demonstrado que duas folhas de grafeno conseguem ser ainda mais eficazes como condutores de eletricidade.
Nuno Peres, professor do Departamento de Física da Universidade do Minho afirma que o material irá “trazer maior resistência e flexibilidade” a monitores como as telas sensíveis ao toque de computadores e celulares. A resistência e flexibilidade soma-se ainda ao fato de ele ser inerte e impermeável, de apresentar uma elevada condutividade elétrica e de poder ser trabalhado à temperatura ambiente.
Em Gaithersburg, cientistas da Universidade de Illinois descobriram que o material possui uma extraordinária capacidade para arrefecer quando está muito quente, ou seja auto-refrigera, o que permite deduzir que os futuros dispositivos eletrônicos que o incorporem necessitarão de menos energia.
No que todos os especialistas estão de acordo é que este material poderá vir a transformar toda a indústria dos transístores, os componentes básicos dos computadores. “A velocidade dos elétrons determina a velocidade do transístor e, no grafeno, estes deslocam-se até cem vezes mais depressa do que no silício”, indica Tomas Palacios. No mesmo sentido o Departamento de Ciências e Tecnologia da IBM em 2010 fabricou um chip com base neste material que podia operar a uma frequência de 100 GHz, mais do dobro de um silício. Já este ano foi ultrapassada esta meta por esta mesma companhia, desenvolvendo um transístor deste material ainda mais pequeno e rápido, capaz de alcançar 155 GHz. As equipas da IBM e do MIT estão convencidas de que será possível chegar ao Terahertz com esta tecnologia.
Telas sensíveis ao toque flexíveis, já que o grafeno pode ser enrolado ou dobrado como uma folha de papel, onde a Samsung já iniciou a sua pesquisa.
Acesso a novos materiais produzindo componentes mais leves por exemplo para a indústria Aeronáutica.
Invisibilidade já que possui a capacidade de desviar os raios de luz, o que poderá servir a prazo para tornar “invisíveis” objetos cobertos por uma camada do material.
Microprocessadores onde os elétrons viajam mais depressa permitindo criar computadores mais potentes e comunicações sem fios mais rápidas.
Baterias que irão armazenar mais energia e durante mais tempo.
Televisores onde o grafeno poderá conferir maior luminosidade e contraste.
Detectores de luz como óculos de visão noturna extremamente eficazes.
Maior condutividade elétrica, superior à dos materiais tradicionais.
Comunicações ópticas, já que este material possui ainda a capacidade de polarizar a luz, faculdade que pode ser aproveitada para criar circuitos fotônicos e sistemas de comunicação de alta velocidade.
Coletes á prova de bala, tirando partido da resistência e leveza do material
Camadas transparentes do material podem ser aplicadas em tecidos. O contato com o líquido pode, então, formar uma fina camada, espalhando o que foi derrubado, mas não permitindo que ele acesse o tecido. Por outro lado, também é capaz de repelir completamente o líquido. Sua utilização pode ser em roupas, para-brisas de carros e em óculos, para que nunca fiquem sujos.
No futuro é possível que utilizemos o material em coisas que, agora, nem conseguimos imaginar, no entanto numa coisa todos os cientistas estão de acordo: mais cedo ou mais tarde, o grafeno vai mudar por completo a nossa tecnologia.
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