Cientistas da UCL explicaram pela primeira vez o mistério de por que a fita adesiva é tão útil para a produção de grafeno.

O estudo, publicado em Materiais avançados , usaram supercomputadores para modelar o processo pelo qual as folhas de grafeno são esfoliadas de grafite, o material em lápis.

O grafeno é conhecido por ser o material mais forte do mundo, leve e com eletricidade extraordinária, propriedades térmicas e ópticas. Sem surpresa, ele oferece muitos benefícios para aplicação comercial.

Existem vários métodos para esfoliar o grafeno, incluindo o famoso método de fita adesiva desenvolvido pelo vencedor do Prêmio Nobel Andre Geim. No entanto, pouco se sabe até agora sobre como funciona o processo de esfoliação do grafeno com fita adesiva.

Os acadêmicos da UCL agora são capazes de demonstrar como flocos individuais de grafite podem ser esfoliados para formar camadas com a espessura de um átomo. Eles também revelam que o processo de descascar uma camada de grafeno exige 40% menos energia do que outro método comum chamado cisalhamento. Espera-se que isso tenha impactos de longo alcance para a produção comercial de grafeno.

"O método da fita adesiva funciona como separar as caixas de ovos com um movimento vertical, é mais fácil do que puxar um horizontalmente sobre o outro quando eles estão bem empilhados, "explicou o professor Peter Coveney, Diretor do Centro de Ciência da Computação (UCL Química).

"Se tosar, então você fica preso por esta configuração de caixa de ovos. Mas se você descascar, você pode separá-los com muito mais facilidade. O adesivo de polimetilmetacrilato na fita adesiva tradicional é ideal para pegar a borda da folha de grafeno para que possa ser levantada e descascada, "acrescentou o Professor Coveney.

O grafite ocorre naturalmente, sua estrutura cristalina básica é formada por pilhas de folhas planas de átomos de carbono fortemente unidos em um padrão de favo de mel. As muitas camadas do grafite são unidas por interações fracas e podem deslizar facilmente por grandes distâncias umas sobre as outras com pouco atrito devido à sua superlubricidade.

Os cientistas da UCL simularam um experimento realizado em 2015 no Lawrence Berkeley Laboratory em Berkeley, Califórnia, que usou um microscópio especial com resolução atômica para ver como os flocos de grafeno se movem em uma superfície de grafite.

Os resultados do supercomputador corresponderam às observações de Berkeley, mostrando que há menos movimento quando os átomos de grafeno se alinham perfeitamente com os átomos abaixo.

“Apesar da grande quantidade de pesquisas realizadas sobre o grafeno desde sua descoberta, é claro que até agora nossa compreensão de seu comportamento em uma escala de comprimento atômica era muito pobre, "explica o estudante de doutorado Robert Sinclair (UCL Química).

"A única razão, acima de todas as outras, pela qual o material é difícil de usar é porque ele é difícil de fazer. Mesmo agora, uma dúzia de anos após sua descoberta, as empresas têm que aplicar métodos de fita adesiva para separá-lo, como os laureados fizeram para descobri-lo; dificilmente um processo de alta tecnologia e industrialmente simples de implementar. Agora estamos em posição de ajudar os experimentalistas a descobrir como separá-lo, ou faça sob encomenda. Isso poderia ter grandes implicações de custo para a indústria emergente de grafeno, "disse o Professor Coveney.