Grafeno

O grafeno tem estado nas notícias, porque estudos sobre grafeno deram o Prémio Nobel.
O grafeno só foi descoberto em 2004.

A wikipedia diz isto do grafeno: “O grafeno é um material encontrado no grafite e em outros compostos de carbono. Bastante abundante e de estrutura significativamente estável e resistente, ele pode ser a chave para a produção de transístores de apenas 0.01 micron, indo além do limite teórico de 0.02 micron, onde os transístores possuiriam apenas dois ou três átomos de espessura e poucas dezenas de átomos de comprimento, aproximando-se dos limites físicos da matéria.”
O Ciência Hoje diz: “O grafeno é uma forma de carbono. É um material novo, o mais fino já obtido, e também o mais resistente. É tão bom condutor de eletricidade como o cobre e melhor condutor de calor do que todos os outros materiais.”
O Daily Galaxy diz: “Graphene displays outstanding electron transport, permitting electricity to flow rapidly and more or less unimpeded through the material. In fact, electrons have been shown to behave as massless particles similar to photons, zipping across a graphene layer without scattering.”
O jornal Folha diz: “O grafeno é uma estrutura laminar plana, de um átomo de grossura, composta por átomos de carbono densamente agrupados em uma rede cristalina no formato de favos feitos pelas abelhas. Este novo material se caracteriza por uma alta condutividade térmica e elétrica e por combinar uma alta elasticidade e rapidez com uma extrema dureza, o que o situa como o material mais resistente do mundo. Além disso, pode reagir quimicamente com outros elementos e compostos químicos, o que transforma o grafeno em um material com um grande potencial de desenvolvimento.”
O Público diz:
“Só tem um átomo de espessura, é quase transparente… é o grafeno e valeu um Nobel.
Até 2004, não passava de uma hipótese, com décadas de especulação. Nesse ano, em Outubro, Andre Geim e Konstantin Novoselov publicaram na revista Science o artigo em que anunciaram a existência real do grafeno (…).
Esta forma plana de carbono, com a espessura de um único átomo, apresenta-se com o padrão básico do favo de mel, pelo que é ainda composta por seis átomos de carbono ligados entre si. E esses seis átomos ligam-se a outros e a outros, formando uma rede de milhões e milhões de átomos do material que é o grafeno. (…)
Aprisionado dentro da grafite, o grafeno só estava à espera de ser libertado, sublinha a informação divulgada pela academia sueca. “Ninguém pensava que tal fosse realmente possível”, lê-se. Muitos cientistas consideravam impossível isolar materiais tão finos, que ficariam instáveis, por exemplo enrolar-se-iam à temperatura ambiente ou desapareceriam.
O novo material libertado não é só o mais fino de todos, é também o melhor condutor de calor. E como condutor de electricidade, é tão bom como o cobre: se for misturado com plástico, pode resistir mais ao calor e ser robusto do ponto de vista mecânico. Também é leve e elástico, podendo ser esticado até 20 por cento do seu tamanho original. (…)”

O Prémio Nobel da Física foi para Andre Geim e Konstantin Novoselov pelos seus trabalhos inovadores sobre o grafeno bidimensional. Eles demonstraram que uma lâmina fina de carbono, com a espessura de um átomo, revela propriedades excepcionais.
E há 3 portugueses, físicos, que já trabalharam com os premiados, como podem ler aqui. Assim como já viram outros projectos recusados, como podem ler aqui.

Leiam por exemplo, o que diz o Nuno Peres, aqui:
“O carbono é fonte de vida e por isso nos é tão querido. O próprio grafeno, quando obtido a partir da grafite tem a sua origem em algum organismo vivo num passado muito distante. Acresce que o número de compostos à base de carbono é virtualmente ilimitado, daí nos estarmos constantemente a cruzar com este elemento químico. Na verdade, a sociedade actual pode ser designada por sociedade do carbono.”
Ou seja, na sociedade do carbono, estamos todos ligados, mesmo vida que já morreu há muito tempo está ligada a mim, e a todos vocês.
Somos todos feitos dos mesmos elementos.

Como disse a Academia Sueca das Ciências: “Carbon, the basis of all known life on Earth, has surprised us once again”.

Como a maior parte da investigação científica, esta também não é no “vazio”.
Ou seja, um dos objectivos será melhorar a vida das pessoas.
Estas descobertas poderão ter imensas aplicações, como podem ler aqui, mas as mais surpreendentes e importantes serão até aquelas que nem conseguimos imaginar.
As que conseguimos imaginar: transístores mais rápidos (mais rápidos que os actuais de silício), computadores mais eficientes, melhores painéis e células solares, perceber melhor o DNA (sequenciar de forma mais perfeita), nanotecnologia, detectores de radiação electromagnética, biosensores, novos ecrãs de cristais líquidos tácteis (touch-screens), criação de novos super-materiais para futuros satélites, aviões, e carros, etc.

E, curiosamente, a descoberta do grafeno já levou à ideia que o espaço-tempo será somente uma miragem – ou seja, as leis universais poderão não ser reais a todos os níveis e em todo o tempo. Leiam em inglês, aqui.

Curiosamente, o carbono também esteve em destaque noutro Prémio Nobel, já que as suas reacções deram o Prémio Nobel da Química.

Ciência Hoje:
“O norte-americano Richard Heck e os japoneses Ei-ichi Negishi e Akira Suzuki foram os investigadores distinguidos hoje com o Prémio Nobel da Química, graças ao trabalho desenvolvido em formas mais eficientes de ligar átomos de carbono para construir moléculas complexas. (…)
Estes três cientistas desenvolveram uma ferramenta que permite criar moléculas tão complexas como as que encontramos na natureza e que foram utilizadas para desenvolver novos medicamentos e materiais revolucionários como o plástico. De acordo com a academia sueca, o trabalho destes laureados é utilizado em todo o mundo “tanto para a produção comercial de medicamentos como para a indústria electrónica”.
Na origem da criação destas moléculas complexas está o paládio (Pd), um elemento químico quase desconhecido dos leigos em química, mas comummente utilizado em odontologia. Os investigadores utilizaram este metal de transição para unir os átomos de carbono, num processo denominado por acoplamento cruzado do paládio catalisado, um dos processos mais sofisticados da química, criando-se assim elementos mais complexos aplicáveis no tratamento de cancro, na electrónica e na agricultura, por exemplo. (…)”

Inovação Tecnológica:
“O Nobel premia o desenvolvimento de moléculas usadas, entre outras coisas, para a formulação de remédios para o câncer (cancro) e a fabricação de equipamentos eletrônicos mais modernos. (…)
A química orgânica usa como base os elementos naturais, aproveitando as habilidades do carbono para formar bases estáveis para moléculas funcionais.
Para fazer isso, os químicos precisam ser capazes de unir átomos de carbono, mas esses átomos não reagem facilmente entre eles.
Os primeiros métodos usados pelos cientistas para unir átomos de carbono eram baseados em formas de tornar o carbono mais reativo.
Isso funcionou bem para a síntese de moléculas simples, mas os químicos encontraram dificuldades ao tentar desenvolver moléculas mais complexas.
O método premiado resolveu o problema, fazendo com que os átomos de carbono de aproximassem sobre um átomo de paládio, facilitando a reação entre eles. (…)”

Folha:
“(…) As pesquisas baseadas em moléculas orgânicas complexas, feitas de longas cadeias de carbono, podem ser utilizadas no futuro em tratamentos contra o câncer (cancro), na indústria eletrônica e na agricultura. (…)
Concretamente, estas descobertas servirão para sintetizar moléculas novas com aplicações para a medicina, a agricultura, o setor industrial químico e, inclusive, para o desenvolvimento de componentes eletrônicos.
A química orgânica, ou química do carbono, é a base da vida, mas, para os analistas, os átomos de carbono não reagem entre si facilmente, com o que os cientistas precisam de agentes externos para provocar sua reação e, a partir daí, sintetizar novas moléculas. (…)”

Folha:
” (…) Esta reação química é utilizada nas pesquisas e na produção farmacêutica e de moléculas utilizadas na indústria eletrônica, destacou o júri.
“A humanidade quer novos medicamentos para tratar o câncer ou conter os efeitos devastadores de vírus mortais no corpo humano, a indústria eletrônica busca substâncias emissoras de luz e a indústria agrícola quer substâncias capazes de proteger as colheitas”, completa a nota do comitê.
O Prêmio Nobel de Química de 2010 recompensa uma “ferramenta que tem melhorado a capacidade dos químicos para satisfazer todos estes desejos de maneira muito eficaz: o acoplamento cruzado catalisado por paládio”.”