(Português do Brasil) Nanoscópio Brasileiro é capa da Nature! (V.4, N.3, P.2, 2021)

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#acessibilidade A imagem apresenta a estrutura hexagonal das camadas de grafeno.

Texto escrito pela colaboradora Caroline Santos

Ironicamente ou não, o mundo “nano” (um bilhão de vezes menor que um metro) vem crescendo! A nanociência e a nanotecnologia vêm ganhando forma e se apresentando nos mais variados campos, mas sem dúvidas um dos grandes representantes desse grupo é o grafeno!

Oficialmente descoberto por um grupo de pesquisadores da Universidade de Manchester em 2004 (detalhes desta descoberta foram publicados aqui no blog), o material já era conhecido há décadas, mas apenas como uma teoria para explicar as formas alotrópicas do carbono. Foi só em 2004, ao isolar uma folha de grafeno, que passamos a conhecer suas propriedades.

O grafeno é composto por uma monocamada bidimensional (2D) de carbono e organizado em estruturas hexagonais formando um dos materiais mais resistentes existentes na natureza apresentando condutividade térmica e elétrica maior que outros materiais e uma área superficial maior que a do grafite. Mas uma das propriedades mais intrigantes do grafeno é sua supercondutividade.

Em 2018, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriram o comportamento supercondutor ao rotacionar folhas de grafeno, precisamente, a um ângulo de 1,1°. Mas até o momento, tal comportamento ainda não foi explicado.

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Feitas as devidas apresentações, vamos ao protagonista de hoje: o nanoscópio.

O equipamento em questão foi desenvolvido por um grupo de cientistas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). O equipamento permitiu a observação, em escala nanométrica, da estrutura do grafeno, em especial, de seu comportamento vibracional e elétrico de uma forma que nenhum outro equipamento foi capaz.

Como explica o coordenador do projeto e professor da UFMG Ado Jorio, ao rotacionar uma folha de grafeno em graus inferiores a 1°, é possível observar uma instabilidade em sua estrutura, que tende a retornar ao seu estado em equilíbrio e formar regiões triangulares que podem ser observadas pelo nanoscópio. Esse comportamento está ligado às propriedades do grafeno e pode auxiliar na compreensão do comportamento supercondutor que o material adquire ao ter suas camadas precisamente rotacionadas em 1,1°.

Esse processo rotacional de bicamadas está inserido no campo da twistrônica, que também já foi apresentado aqui no blog. De forma simplificada, a twistrônica se refere ao processo de rotacionar, em graus precisos, camadas bidimensionais de materiais ultrafinos de forma a identificar e manipular as propriedades da matéria e estabelecer novos fenômenos físicos.

E é aí que o nanoscópio ganha seu protagonismo! O equipamento permite a observação de estruturas cristalográficas de nanomateriais de uma maneira que nenhum outro equipamento óptico é capaz, tudo graças ao uso de uma nanoantena capaz de gerar imagens em escalas nanométricas das amostras, permitindo assim análises mais detalhadas.

No artigo publicado pela revista científica Nature, o nanoscópio foi utilizado para o estudo atômico, vibracional e eletrônico das camadas de grafeno, mas como afirma o pesquisador Ado Jorio, o equipamento tem potencial para ser utilizado para o entendimento de diferentes estruturas e possui grande potencial de aplicação à engenharia de nanomateriais supercondutores nos mais diferentes campos, pois possibilita a observação e manipulação de propriedades do material de uma forma nunca antes vista, ou como ilustra o pesquisador: “Mudar do microscópio para o nanoscópio é como mudar do olho nu para o microscópio, um ganho de resolução de mil vezes”.

Após 15 anos, e sendo fruto de um trabalho interdisciplinar dos grupos de pesquisa da UFMG, o protótipo comercial do nanoscópio vem sendo desenvolvido e possui, até o momento, nove patentes, incluindo Brasil, China, Europa e Estados Unidos, possibilitando sua aplicação na indústria em um futuro próximo.

Fontes:

Fonte da imagem destacada: Imagem de seagul por Pixabay

Imagem 1: Andreij Gadelha, acervo UFMG

<https://ufmg.br/comunicacao/noticias/nanoscopio-concebido-na-ufmg-possibilita-compreender-estrutura-que-torna-grafeno-supercondutor>

<https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=nanoscopio-brasileiro-revelar-misterios-grafeno&id=010165210219#.YD7__lVKjIU>

<https://exame.com/ciencia/nanoscopio-brasileiro-para-estudo-do-grafeno-e-nova-capa-da-nature-veja/>

<https://www.sbpmat.org.br/pt/tag/grafeno/>

Para saber mais:

Vídeo COLLOQUIUM DIEI – NANOSCÓPIO: DA RECONSTRUÇÃO EM BICAMADAS DE GRAFENO À INOVAÇÃO (02/10/2020) do canal IFSC USP no YouTube

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