Camadas de carbono bidimensionais, os chamados grafenos, são considerados como um possível substituto do silício na indústria de semicondutores. As propriedades eletrônicas dessas camadas podem ser variadas pela "construção" de matrizes específicas de orifícios em sua estrutura. Físicos da Empa, Suíça, junto com químicos do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz, Alemanha, tenho, pela primeira vez, conseguiu sintetizar um polímero poroso semelhante ao grafeno com precisão atômica.

O grafeno consiste em uma camada de carbono bidimensional em que os átomos de carbono estão dispostos em uma rede hexagonal, assemelhando-se a um favo de mel. Nanotubos de carbono são folhas enroladas de grafeno, e grossas pilhas de folhas de grafeno formam grafite.

O grafeno possui algumas características muito especiais - é extremamente resistente ao rasgo, um excelente condutor térmico, e reconcilia qualidades conflitantes como fragilidade e maleabilidade. Além disso, o grafeno é impermeável aos gases, o que o torna interessante para aplicações envolvendo membranas herméticas. Por causa de suas propriedades eletrônicas incomuns, o grafeno é visto como um possível material substituto do silício nas tecnologias de semicondutores.

Ao inserir furos de um tamanho específico e distribuição em folhas de grafeno, deve ser possível transmitir ao material características eletrônicas particulares. Por essas razões, pesquisas intensivas estão sendo conduzidas em todo o mundo para a síntese e caracterização de polímeros semelhantes ao grafeno bidimensional. Grafeno e polímeros semelhantes ao grafeno são atualmente tópicos de pesquisa em alta na ciência dos materiais, com o Körber European Science Award deste ano sendo concedido ao físico holandês Andre Geim por seus estudos pioneiros no campo de cristais de carbono bidimensionais.

Novo método de fabricação:síntese "bottom-up" em superfícies de metal

Junto com colegas do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz, cientistas do laboratório "nanotech @ surface" da Empa conseguiram pela primeira vez sintetizar um polímero semelhante ao grafeno com poros bem definidos. Para alcançar esse feito, os pesquisadores permitiram que os blocos de construção químicos de anéis de fenil funcionalizados "crescessem" espontaneamente em uma estrutura bidimensional em um substrato de prata. Isso criou uma forma porosa de grafeno com diâmetros de poro de um único átomo e espaçamentos de poro a poro de menos de um nanômetro.

Até agora, o grafeno poroso foi fabricado usando processos litográficos durante os quais os orifícios são posteriormente gravados na camada de material. Esses buracos são, Contudo, muito maior do que apenas alguns átomos de diâmetro. Eles também não são tão próximos um do outro e têm uma forma significativamente menos precisa como com a técnica "de baixo para cima" baseada na automontagem molecular desenvolvida pelo grupo Empa e Max Planck. Neste processo, os blocos de construção moleculares unem-se espontaneamente em pontos de ligação quimicamente definidos para formar um rede bidimensional. Isso permite que polímeros semelhantes ao grafeno sejam sintetizados com poros mais finos do que é possível por qualquer outra técnica.

Mais Informações:

• "Grafenos porosos:síntese de polímero bidimensional com precisão atômica", Marco Bieri, Matthias Treier, Jinming Cai, Kamel Aďt-Mansour, Pascal Ruffieux, Oliver Gröning, Pierangelo Gröning, Marcel Kastler, Ralph Rieger, Xinliang Feng, Klaus Müllen, e Roman Fasel, Chem. Comum. , 2009, 6919-6921
www.rsc.org/Publishing/Journal… cle.asp? doi =b915190g

• "Highlights in Chemical Science" por «RSC (Royal Society of Chemistry) Publishing»:www.rsc.org/Publishing/ChemSci… neycomb_networks.asp

• "Destaque de pesquisa" em Química da Natureza :www.nature.com/nchem/reshigh/2… /full/nchem.415.html

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