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

Grafeno Descoberto 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 Karina Canuto Bizelli Karina Canuto Bizelli

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

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. Estrutura hexagonal ( favo de mel) Karina Canuto Bizelli

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

Características Ultrafino – apenas uma camada de átomos Muito forte – cerca de 100 vezes mais forte que o aço Muito resistente - “Um metro quadrado de grafeno seria capaz de suportar cerca de 4 kg. O comitê Nobel encontrou um jeito simpático de ilustrar o fato:” Imagem : http://blogs.estadao.com.br/carlos-orsi/page/5/ “Para furar uma folha simples de grafeno seria necessário equilibrar um elefante sobre um lápis. “ Karina Canuto Bizelli

Características 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 Imagem : http://innovacion-novedades.blogspot.com Karina Canuto Bizelli

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

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 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. "Bolhas" na superfície de uma lâmina de grafeno, observadas por microscópio de tunelamento, geradas por tensionamento Karina Canuto Bizelli Karina Canuto Bizelli

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

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

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

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

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

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