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Karina Canuto Bizelli Introdução a Nanociência e Nanotecnologia Profª Helena Petrilli Instituto de Física – Universidade de São Paulo.

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1 Karina Canuto Bizelli Introdução a Nanociência e Nanotecnologia Profª Helena Petrilli Instituto de Física – Universidade de São Paulo

2 Grafeno Descoberto no final de 2004 por um grupo de pesquisadores da Inglaterra. Prêmio Nobel Experimentos inovadores com o material bidimensional grafeno. Andre Geim Konstantin Novoselov Karina Canuto Bizelli

3 Carbono Sem dúvidas um dos elementos mais importantes na natureza. É a base de toda a vida que conhecemos. Grafite Diamante Fulereno Nanotubos Grafeno Karina Canuto Bizelli

4 Grafeno Apesar 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. Karina Canuto Bizelli Estrutura hexagonal ( favo de mel)

5 Descoberta Grafeno sempre existiu 1º artigo publicado em 2004 Cientistas não acreditavam no isolamento do material Material fino Karina Canuto Bizelli Enrugar Enrolar Desaparecer Temperatura ambiente

6 Características Ultrafino – apenas uma camada de átomos Muito forte – cerca de 100 vezes mais forte que o aço Muito resistente - Karina Canuto Bizelli 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 :

7 Transparente – cerca de 98% Bom condutor de calor – 10 vezes mais que a prata Flexível – aumenta até 20% do seu tamanho original Condutor elétrico– tão bom como o cobre Karina Canuto Bizelli Características Imagem :

8 Propriedadesfísicas Propriedades físicas Paradoxo 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. Karina Canuto Bizelli

9 Propriedadesfísicas Propriedades físicas Suporta campo magnético de até 100 tesla, mas apenas por milésimos de segundo O campo pseudomagnético no experimento de Crommie atingiu um pico superior a 300 tesla Karina Canuto Bizelli "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.

10 Métodosdeobtenção Métodos de obtenção Introdução de substâncias químicas na grafite - enfraquecer união e separar camadas Arranhar 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. Karina Canuto Bizelli

11 Métodosdeobtenção Métodos de obtenção Técnica : 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

12 Métodosdeobtenção 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

13 Aplicações Telas touch screen e painéis de luz Células solares Plástico + 1% Grafeno = condutor e mais resistente a temperatura Karina Canuto Bizelli Processo de criação da tela de grafeno. Imagem: Nature Nanotechnology Imagem :

14 Aplicações Super materiais resistentes Telas flexíveis Karina Canuto Bizelli Satélites Carros Aviões Aplicação da medicina – seqüenciamento de DNA por Jonni Guiller

15 Bibliografia arte: Alexander Alus – CC BY-SA 3.0 grafeno&id= na-fabricacao-de-componentes-eletronicos.htm-de-grafeno&catid=40:informatica&Itemid=1 ghz/http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/do-laboratorio-para-a-fabrica/promessas-tecnologicas- do-grafeno Imagem capa - Universidade da Califórnia, Berkeley Karina Canuto Bizelli

16 Obrigada ! Karina Canuto Bizelli


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