Ao introduzir defeitos na superfície perfeita de grafeno em carboneto de silício, pesquisadores da Linköping University, na Suécia, aumentaram a capacidade do material de armazenar carga elétrica. Este resultado, que foi publicado na revista científica Electrochimica Acta, aumenta nosso conhecimento de como este material ultrafino pode ser usado.

O material mais fino já produzido, grafeno, consiste em uma única camada de átomos de carbono. Eles formam uma estrutura de arame de galinha com um átomo de espessura, com propriedades únicas. É cerca de 200 vezes mais forte que o aço, e altamente flexível. É transparente, mas gases e líquidos não podem passar por ele. Além disso, é um excelente condutor de eletricidade. Existem muitas ideias sobre como este nanomaterial pode ser usado, e a pesquisa em aplicações futuras é intensa.

"O grafeno é fascinante, mas extremamente difícil de estudar, "diz Mikhail Vagin, principal engenheiro de pesquisa do Departamento de Ciência e Tecnologia e do Departamento de Física, Química e Biologia na Linköping University.

Um dos fatores que contribuem para a dificuldade de compreensão das propriedades do grafeno é que ele é conhecido como um material "anisotrópico". Isso significa que suas propriedades quando medidas na superfície plana da camada do átomo de carbono diferem daquelas medidas nas bordas. Além disso, tentativas de entender o comportamento do grafeno no nível atômico são complicadas pelo fato de que ele pode ser produzido de várias maneiras. As propriedades do grafeno em pequenos flocos, que tem muitas arestas, diferem de várias maneiras daqueles de grafeno produzidos como folhas com uma área em torno de 1 cm2.

Os pesquisadores que realizaram o estudo usaram grafeno criado em um cristal de carboneto de silício por um método desenvolvido na Linköping University. Quando o carboneto de silício é aquecido a 2.000 ° C, átomos de silício na superfície se movem para a fase de vapor e apenas os átomos de carbono permanecem. O grafeno não reage facilmente com seus arredores devido à alta qualidade da camada de grafeno e sua inércia inata, enquanto os aplicativos muitas vezes dependem da interação controlada entre o material e o ambiente, como moléculas de gás. Uma discussão constante entre os pesquisadores da área é se é possível ativar o grafeno na superfície plana ou se é necessário ter bordas. Os pesquisadores da LiU investigaram o que acontece quando defeitos na superfície são introduzidos de maneira controlada, e desta forma tentou entender em mais detalhes como as propriedades do grafeno estão relacionadas à sua estrutura.

"Um processo eletroquímico conhecido como 'anodização' quebra a camada de grafeno de forma que mais bordas são criadas. Medimos as propriedades do grafeno anodizado e descobrimos que a capacidade do material de armazenar eletricidade era bastante alta, "diz Mikhail Vagin.

É necessário mais trabalho antes que o novo conhecimento possa ser usado, e para produzir o mesmo efeito em maior escala. Os cientistas planejam acompanhar a pesquisa de várias maneiras.

"Grafeno sobre carboneto de silício pode ser feito em áreas maiores do que outros tipos de grafeno. Se pudermos alterar as propriedades do material de maneira controlada, pode ser possível adaptar a superfície para outras funções. Pode ser possível, por exemplo, para criar um sensor que tenha sua própria bateria embutida, "diz Mikael Syväjärvi, principal engenheiro de pesquisa do Departamento de Física, Química e Biologia e co-autora do artigo. Ele é um dos fundadores de uma empresa, Graphensic AB, que funciona com aplicações comerciais de grafeno em carboneto de silício.

Os resultados surgiram de um projeto de graduação realizado em colaboração entre a Graphensic e pesquisadores da Linköping University.