3) Síntese do grafite e nanofitas de grafeno Vários métodos para produção de nanofitas de carbono por CVD. 1990 – Murayama e Maeda: nanofitas de grafeno  decomposição de hidrocarbonetos, com partículas de Fe na extremidade.

3) Síntese 2008 – Campos e Delgado: spray de gotículas de ferroceno em etanol, com tiofeno  nanofitas onduladas. Subramanyam: pirólise do ferroceno e THF  mistura cristalina de nanofitas de carbono e Fe.

Qualidade das nanofitas produzidas 3) Síntese Qualidade das nanofitas produzidas Tratamentos de alta temperatura melhoram o grau de cristalinidade e formam bordas nas camadas de grafite. Bordas mais estáveis para nanofitas  armchair ou zig-zag

Quantidade baixa de nanotubos descompactados 3) Síntese 2009 – Primeiro método para obter nanofitas de grafite a partir de nanotubos de carbono. Terrones: uso de partículas de metal como catalisador. 2010 – nanotubos facilmente descompactados  alta corrente elétrica. Quantidade baixa de nanotubos descompactados

3) Síntese

3) Síntese Outros métodos Litografia de Varredura por Tunelamento  gravação de átomos de carbono. Custo de produção inviável e quantidade limitada Clivagem Micromecânica de flocos de grafeno  remoção de flocos de grafite e deposição em uma superfície isolante. Caminho simples para medir propriedades elétricas

4) Defeitos e caracterização do grafeno Deficiências estruturais que induzem mudanças estruturais significativas causadas pela presença de pentágonos ou heptágonos na malha hexagonal de carbono hibridizados sp2 Defeitos topológicos, também denominados defeitos Stone-Thrower-Wales, não resultam em grandes mudanças estruturais. É mostrada a formação de pares 5-7-7-5 criada pela rotação individual da ligação carbono-carbono em 90º Dopagem consiste em substituir um átomo de carbono com um outro elemento dentro da rede hexagonal (aqui, N e P) ou aleatoriamente ou dopado com B e N

4) Defeitos D) Defeitos de carbono sp2 não-hibridizado, incluindo vacâncias, bordas, adatoms, interstitciais, cadeias de carbono, etc, E) Defeitos induzidos por “Folding” (dobra), que decorrem da deformação significativa da folha de grafeno, alterando seus orbitais. A direção da órbita é o então chamado eixo do vetor orbital (POAV). O ângulo entre o POAV e uma direção (ou seja, uma ligação) indica o grau da hibridação.

4) Defeitos Modelo molecular de uma estrutura híbrida com zigue-zague ligado por 5-7 correntes para um segmento armchair Modelo molecular ordenados por defeitos heptágono-pentágono em uma nanofita de grafeno híbrida Modelo molecular mostrando a transformação de quatro hexágonos adjacentes em um defeito 5-7-7-5 ou defeito Stone-Thrower-Wales Imagens de HRTEM mostrando dois defeitos 5-7-7-5 localizados nas bordas (círculos vermelhos) de um buraco em uma superfície de grafeno

Efeito Raman 4) Caracterização Polarização dos elétrons na molécula com passagem da onda eletromagnética: - Molécula colocada em um campo elétrico sofre distorções. Separação de cargas induz dipolo  luz polarizada Mudança na polarização Espalhamento inelástico (Raman)

4) Caracterização - A banda G da banda de Raman de diferentes materiais de carbono sp2 hibridizados (nanotubos), medido na temperatura com E laser = 2,41 eV (514 nm). As setas apontam para defeito induzido nos picos G - O sinal p/n de dopagem decorre da substituição de átomos de boro ou nitrogênio, os vizinhos mais próximos do carbono na tabela periódica. - Os espectros de grafeno e SWCNTs é mostrado para comparação.

4) Caracterização Simulação de uma imagem de elétrons por microscopia de alta resolução de uma nanoestrutura de grafeno com um contorno formado por pentágonos e heptágonos onde as bordas das folhas mudam de armchair para zigue-zague. Simulação de imagem por STM do mesmo sistema que ilustra a falta de correspondência entre a imagem e a estrutura.

5) Aplicações Grafeno  Transmissores ultrarrápidos (terahertz), biossensores, filmes de HRTM. Perspectivas: - Novas reações catalíticas - Fabricação de sensores - Produção de transmissores de efeito de campo - Geração de eletrodo de bateria de lítio - Filtros de metais pesados - Condutores metais e cerâmica - Distribuição de fármacos

6) Conclusão A produção de nanofitas de grafeno é um campo em desenvolvimento  Surgimento de novos métodos de síntese. Desafio: integração do grafeno em dispositivos eletrônicos  outras camadas de materiais – ZnO, TiO2 - podem ser utilizados. Caminho para desenvolver a eletrônica em camadas e a ciência dos materiais  construção de outros tipos de dispositivos que utilizam diferentes tipos de nanofitas. Assim como em outras descobertas, abordagens teóricas e experimentais deverão ocorrer em sinergia.