Grafeno
Karina Canuto Bizelli
Introdução a Nanociência e Nanotecnologia Profª Helena PetrilliInstituto de Física – Universidade de São Paulo
GrafenoDescoberto no final de 2004
por um grupo de pesquisadores da Inglaterra.
Prêmio Nobel 2010 - “Experimentos inovadores com o material bidimensional grafeno”.
Andre Geim Konstantin Novoselov
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Carbono Sem dúvidas um dos elementos mais
importantes na natureza. É a base de toda a vida que conhecemos.
Grafite Diamante FulerenoNanotubos Grafeno
Karina Canuto Bizelli
GrafenoApesar de formado por um elemento
muito conhecido apresenta propriedades bastante surpreendentes e uma enorme área de aplicação.
É um material totalmente bidimensional e feito inteiramente de átomos de carbono, arranjados entre si numa rede hexagonal (ou de favo de mel).
Pode ser feito com a espessura de apenas um átomo.
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Estrutura hexagonal ( favo de mel)
DescobertaGrafeno sempre existiu1º artigo publicado em 2004Cientistas não acreditavam no isolamento
do material
Material fino
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• Enrugar• Enrolar• DesaparecerTemperatura ambiente
Características Ultrafino – apenas uma camada de átomosMuito forte – cerca de 100 vezes mais
forte que o aço
Muito resistente -
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“Um metro quadrado de grafeno seria capaz de suportar cerca de 4 kg. O comitê Nobel encontrou um jeito simpático de ilustrar o fato:”
“Para furar uma folha simples de grafeno seria necessário equilibrar um elefante
sobre um lápis. “
Imagem : http://blogs.estadao.com.br/carlos-orsi/page/5/
Transparente – cerca de 98%Bom condutor de calor – 10 vezes mais
que a prataFlexível – aumenta até 20% do seu
tamanho originalCondutor elétrico– tão bom como o cobre
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Características
Imagem : http://innovacion-novedades.blogspot.com
Propriedades físicasParadoxo de Klein [Previsto em 1929]
Tunelamento de barreiras com probabilidade 100%
Efeito Quântico Hall [Prêmio Nobel em 1985] Ocorre em temperatura ate mesmo em
temperatura ambiente.
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Propriedades físicasSuporta campo magnético de até 100 tesla, mas
apenas por milésimos de segundoO campo pseudomagnético no experimento de
Crommie atingiu um pico superior a 300 tesla
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"Bolhas" na superfície de uma lâmina de grafeno, observadas por microscópio de tunelamento, geradas por tensionamento
Science/Divulgação
A imagem do microscópio de tunelamento de varredura de um nanotubo de grafeno exibe quatro nanotubos nos cantos e um na área interna. O alongamento do grafeno cria campos pseudomagnéticos muito mais fortes do que qualquer campo magnético produzido em laboratório. Crédito: cortesia de Crommie lab, UC Berkeley.
Métodos de obtençãoIntrodução de substâncias químicas na grafite -
enfraquecer união e separar camadasArranhar camadas de grafite
“Um milímetro de grafite consiste em três milhões de camadas de grafeno uma em cima da outra.”
Queimar o silício dos cristais de carboneto de silício
Até agora o máximo produzido foram rolos com 70 centímetros de folhas largas.
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Métodos de obtençãoTécnica : moldes - na verdade uma espécie de estêncil
As folhas já crescem no formato do componente que se deseja fabricar.
Permite a formação de nanofitas de larguras específicas, sem a utilização de feixes de elétrons ou outras técnicas destrutivas de corte
As nanofitas têm bordas lisas, que evitam problemas de espalhamento de elétrons.
A imagem acima, obtida em um microscópio eletrônico, mostra uma folha de grafeno amarrotada sobre um suporte de silício. O grafeno tem a aparência de seda jogada sobre uma superfície lisa. A lateral da imagem tem 20 mícrons de dimensão (foto: Univ. de Manchester).
Karina Canuto Bizelli
Métodos de obtenção"Qualquer coisa que possa
ser feita para fabricar pequenas estruturas sem ter que cortá-las vai ser
útil para o desenvolvimento da eletrônica à base de
grafeno porque, se as bordas forem muito
ásperas, os elétrons que estão passando por elas dispersam-se e reduzem
o impacto das propriedades do
grafeno," explicou o Dr. Walt de Heer
Karina Canuto Bizelli
AplicaçõesTelas touch screen e painéis de luz
Células solares
Plástico + 1% Grafeno = condutor e mais resistente a temperaturaKarina Canuto Bizelli
Processo de criação da tela de grafeno. Imagem: Nature Nanotechnology
Imagem : http://innovacion-novedades.blogspot.com
AplicaçõesSuper materiais resistentes
Telas flexíveis
Karina Canuto Bizelli
•Satélites•Carros •Aviões
•Aplicação da medicina –seqüenciamento de DNA
por Jonni Guiller
Bibliografia http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/ http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=26856&op=all http://arsphysica.wordpress.com/2011/03/17/grafeno-alem-da-nanoeletronica/ http://cienciahoje.uol.com.br/especiais/premio-nobel-2010/grafeno-agraciado arte: Alexander Alus – CC BY-SA 3.0 http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tecnica-fabricacao-
grafeno&id=010110101008 http://www.tecmundo.com.br/3657-conheca-o-grafeno-material-que-promete-substituir-
o-silicio-na-fabricacao-de-componentes-eletronicos.htm-de-grafeno&catid=40:informatica&Itemid=1
http://www.tecnologiasdeultimogrito.com/transstores-ibm-100-ghz/http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/do-laboratorio-para-a-fabrica/promessas-tecnologicas-do-grafeno
http://www.laboratorionline.org/2010/10/estudo-dografeno-leva-nobel-de-fisica.html http://blogs.estadao.com.br/carlos-orsi/page/5/ http://www.teoriascientificas.com/noticias/sequenciamento-eletronico-do-dna-vira-
realidade http://funcapciencia.funcap.ce.gov.br/noticias/o-mundo-oculto-da-nanociencia-1 Imagem capa - Universidade da Califórnia, Berkeley
Karina Canuto Bizelli
Obrigada !
Karina Canuto Bizelli