Instrumento criado por brasileiros ajudará a desvendar os mistérios do grafeno
Um instrumento científico desenvolvido por pesquisadores brasileiros pode nos permitir desvendar mistérios do grafeno que poderão nos levar a uma nova era tecnológica. A invenção é capa da edição desta semana da revista científica Nature, uma das mais conceituadas no setor.
O equipamento é um nanoscópio com nanoantena óptica, desenvolvido por uma parceria entre o Inmetro e a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Ele nos permitirá compreender um fenômeno que transforma o grafeno, uma forma cristalina de carbono com apenas um átomo de espessura, em um excelente supercondutor.
Supercondutores são materiais que permitem a passagem de uma corrente elétrica sem qualquer resistência. Em materiais comuns, a resistência causa a perda de energia na forma de calor, o que reduz a eficiência de um sistema. Se você já viu um computador “ferver” quando realiza uma tarefa mais intensa, já presenciou em primeira mão essa perda de energia.
Os supercondutores são essenciais em tecnologias como trens de levitação magnética (Maglev) e podem ser a chave para circuitos digitais (que são a base dos nossos computadores) mais rápidos, geradores e motores elétricos mais eficientes, sistemas de ressonância magnética mais precisos e detectores de partículas ainda mais sensíveis, entre outras inovações.
Trem chinês que usa supercondutores e levitação magnética (MagLev) para eliminar o atrito com os trilhos e atingir alta velocidade. Imagem: CRCC/Divulgação
200 vezes mais forte que o aço e excelente condutor de energia, o grafeno passa por uma transformação quando duas folhas do material são empilhadas e rotacionadas entre si em um ângulo preciso de apenas 1.,1 grau. Quando esse arranjo é resfriado a uma temperatura próxima do zero absoluto, o grafeno subitamente se torna um supercondutor.
O nanoscópio desenvolvido no Brasil é como um microscópio óptico que trabalha na escala nanométrica (1 nanômetro equivale a um bilionésimo de metro) e usa luz para extrair informações sobre a estrutura vibracional e eletrônica dos átomos de carbono. Com isso, é possível entender como eles se rearranjam para dar origem à supercondutividade.
“Não conseguiríamos obter esta informação com nenhum outro equipamento. O nanoscópio brasileiro utiliza uma nanoantena óptica desenvolvida no Inmetro e UFMG chamada de PTTP, que é mostrada na imagem de capa da Nature.”
“Trata-se do elemento funcional, com ponta ativa de poucos nanômetros e que permite a coleta da informação óptica bem próxima da amostra”, ressalta Thiago Vasconcelos, pesquisador do Inmetro e um dos autores do artigo.
“Esta tecnologia é tratada em 4 patentes, sendo duas delas depositadas também nos EUA, China e Europa. Ela foi essencial para alcançar os resultados demonstrados no artigo e tem potencial enorme para aplicações em quase toda indústria: de novos materiais, de semicondutores, de materiais biológicos, de fármacos e química”, complementa.
Nanoscópio coloca o Brasil na vanguarda
O Inmetro tem atuado fortemente para dar mais confiabilidade à caracterização do grafeno e de outros nanomateriais, algo essencial para que um fabricante, por exemplo, determine o nível de defeitos estruturais de nanoprodutos e melhore sua qualidade.
Com o know-how e o reconhecimento internacional adquirido, bem como a alta reprodutibilidade na resposta óptica das nanoantenas fabricadas, o Instituto desenvolve uma frente pioneira na metrologia e posiciona o Brasil na dianteira das discussões sobre parâmetros de qualidade de nanoscópios ou sistemas TERS (do inglês Tip Enhanced Raman Spectroscopy) para a indústria da nanotecnologia nacional.
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