p Grafeno, uma folha de carbono com um átomo de espessura, pode estar no centro da próxima revolução na ciência material. Essas folhas ultrafinas têm grande potencial para uma variedade de aplicações, desde a substituição do silício em células solares até o resfriamento de chips de computador. p Apesar de sua vasta promessa, grafeno e seus derivados "são materiais sobre os quais as pessoas entendem pouco, "disse Vivek Shenoy, professor de engenharia na Brown University. "Quanto mais podemos entender suas propriedades, mais possibilidades (tecnológicas) que serão abertas para nós. "

p Shenoy e uma equipe de pesquisadores dos EUA obtiveram novos insights sobre esses materiais misteriosos. O time, em um papel em Química da Natureza , aponta as configurações atômicas de átomos de não carbono que criam defeitos quando o grafeno é produzido por meio de uma técnica chamada redução de óxido de grafeno. Construindo a partir dessa descoberta, os pesquisadores propõem como tornar essa técnica mais eficiente delineando precisamente como aplicar hidrogênio - em vez de calor - para remover impurezas das folhas.

p As folhas produzidas por redução de óxido de grafeno são bidimensionais, aviões de carbono com aparência de favo de mel. A maioria dos átomos na rede são de carbono, que é o que os cientistas querem. Mas entrelaçados na estrutura também estão átomos de oxigênio e hidrogênio, que atrapalham a uniformidade da folha. Aplique calor suficiente à rede, e alguns desses átomos de oxigênio se ligam a átomos de hidrogênio, que pode ser removido como água. Mas alguns átomos de oxigênio são mais teimosos.

p Shenoy, juntou-se ao aluno de graduação da Brown Akbar Bagri e colegas da Rutgers University e da University of Texas-Dallas, usou simulações de dinâmica molecular para observar a configuração atômica da rede de grafeno e descobrir por que os átomos de oxigênio restantes permaneceram na estrutura. Eles descobriram que os átomos de oxigênio resistentes formaram ligações duplas com átomos de carbono, um arranjo muito estável que produz orifícios irregulares na rede.

p Os átomos de oxigênio que formam ligações duplas com o carbono "têm energia muito baixa, "Shenoy disse." Eles não reagem. É difícil tirá-los de lá. "

p Agora que eles entendem a configuração dos átomos de oxigênio resistentes no grafeno, os pesquisadores dizem que adicionar átomos de hidrogênio em quantidades prescritas e em locais definidos é a melhor maneira de reduzir ainda mais o óxido de grafeno. Uma técnica promissora, eles escrevem no jornal, é introduzir hidrogênio onde os átomos de oxigênio se ligaram aos átomos de carbono e formaram os buracos maiores. O oxigênio e o hidrogênio devem emparelhar (como hidroxilas) e deixar a rede, em essência "curando o buraco, "Shenoy disse.

p Outra abordagem é remover as impurezas de oxigênio, concentrando-se nas áreas onde carbonilas - átomos de carbono que têm ligação dupla a átomos de oxigênio - se formaram. Ao adicionar hidrogênio, os pesquisadores teorizam, os átomos de oxigênio podem ser removidos na forma de água.

p Em seguida, os pesquisadores planejam experimentar as técnicas de tratamento de hidrogênio, bem como investigar as propriedades do óxido de grafeno "por si só, "Shenoy disse.