p Pesquisadores do Rensselaer Polytechnic Institute desenvolveram um novo método simples para produzir grandes quantidades do promissor nanomaterial grafeno. A nova técnica funciona à temperatura ambiente, precisa de pouco processamento, e abre o caminho para a produção em massa de grafeno com boa relação custo-benefício. p Uma folha de carbono com a espessura de um átomo disposta em uma estrutura de favo de mel, o grafeno tem propriedades mecânicas e elétricas únicas e é considerado um herdeiro potencial do cobre e do silício como o bloco de construção fundamental da nanoeletrônica. Desde a descoberta do grafeno em 2004, pesquisadores têm procurado um método fácil de produzi-lo em grandes quantidades.

p Uma equipe de pesquisadores interdisciplinares, liderado por Swastik Kar, professor assistente de pesquisa no Departamento de Física, Física aplicada, e Astronomia em Rensselaer, trouxe a ciência um passo mais perto de realizar este importante objetivo. Submergindo o grafite em uma mistura de ácido orgânico diluído, álcool, e água, e, em seguida, expô-lo ao som ultrassônico, a equipe descobriu que o ácido funciona como uma "cunha molecular" que separa as folhas de grafeno da grafite original. O processo resulta na criação de grandes quantidades de produtos não danificados, grafeno de alta qualidade disperso em água. Kar e equipe então usaram o grafeno para construir sensores químicos e ultracapacitores.

p "Existem outras técnicas conhecidas para a fabricação de grafeno, mas nosso processo é vantajoso para a produção em massa, pois é de baixo custo, realizado em temperatura ambiente, desprovido de quaisquer produtos químicos agressivos, e, portanto, é amigável para uma série de tecnologias onde existem limitações de temperatura e ambientais, "Kar disse." O processo não precisa de câmaras de ambiente controlado, o que aumenta sua simplicidade sem comprometer sua escalabilidade. Essa simplicidade nos permitiu demonstrar diretamente as aplicações de alto desempenho relacionadas ao sensoriamento ambiental e armazenamento de energia, que se tornaram questões de importância global. "

p Resultados do estudo, intitulado "Dispersões aquosas estáveis ​​de grafeno funcionalizado não covalentemente de grafite e suas aplicações multifuncionais de alto desempenho, "foram publicados online na quinta-feira, 17 de junho 2010, pelo jornal Nano Letras . O estudo, disponível em http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl903557p, também será a matéria de capa da edição impressa de novembro da Nano Letras .

p O grafeno iludiu os cientistas por anos, mas finalmente foi feito em laboratório em 2004 com a ajuda de um material de escritório comum - fita adesiva transparente. Grafite, o material comum usado na maioria dos lápis, é feito de inúmeras camadas de grafeno. No início, os pesquisadores simplesmente usaram a pegajosidade suave da fita adesiva para puxar camadas de grafeno de um pedaço de grafite.

p Hoje, a fabricação de grafeno é muito mais sofisticada. O método mais comumente usado, Contudo, que envolve a oxidação da grafite e a redução do óxido em um estágio posterior do processo, resulta em uma degradação das propriedades condutoras atrativas do grafeno, Kar disse. Sua equipe escolheu um caminho diferente.

p Os pesquisadores dissolveram o ácido 1-pirenocarboxílico (PCA) em uma solução de água e metanol, e, em seguida, introduziu o pó de grafite a granel. A parte pireno do PCA é principalmente hidrofóbica, e se agarra à superfície da grafite também hidrofóbica. A mistura é exposta ao som ultrassônico, que vibra e agita o grafite. À medida que as ligações moleculares que unem as folhas de grafeno começam a enfraquecer por causa da agitação, o PCA também explora essas ligações de enfraquecimento e abre caminho entre as camadas de grafeno que compõem o grafite. Em última análise, este ataque coordenado resulta em camadas de grafeno que se desprendem da grafite e caem na água. O PCA também ajuda a garantir que o grafeno não se aglomere e permaneça uniformemente disperso na água. A água é benigna, e é um veículo ideal através do qual o grafeno pode ser introduzido em novas aplicações e áreas de pesquisa, Kar disse.

p "Acreditamos que nosso método também será útil para aplicações de grafeno que requerem um meio aquoso, como experimentos biomoleculares com células vivas, ou investigações envolvendo interações de glicose ou proteína com grafeno, " ele disse.

p Usando membranas ultrafinas fabricadas a partir de grafeno, a equipe de pesquisa desenvolveu sensores químicos que podem identificar facilmente o etanol a partir de uma mistura de diferentes gases e vapores. Esse sensor poderia ser usado como um detector de vazamento industrial ou um analisador de álcool no ar expirado. Os pesquisadores também usaram o grafeno para construir um dispositivo de armazenamento de energia ultrafino. O capacitor de camada dupla demonstrou alta capacitância específica, potência, e densidade de energia, e desempenho muito superior a dispositivos semelhantes fabricados no passado usando grafeno. Ambos os dispositivos mostram uma grande promessa para melhorias de desempenho adicionais, Kar disse.