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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.
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://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
