p Cada era na história da civilização humana tem um material de assinatura, da Idade da Pedra, para a Idade do Bronze e do Ferro. Podemos até chamar a atual sociedade movida pela informação de Era do Silício. p Desde 1960, nanoestruturas de silício, os blocos de construção de microchips, sobrecarregaram o desenvolvimento de eletrônicos, comunicações, fabricação, Medicina, e mais.

p Quão pequenas são essas nanoestruturas? Muito, muito pequeno - você pode caber pelo menos 3, 000 transistores de silício na ponta de um cabelo humano. Mas há um limite:abaixo de cerca de 5 nanômetros (5 milionésimos de milímetro), é difícil melhorar ainda mais o desempenho dos dispositivos de silício.

p Então, se estamos prestes a esgotar o potencial dos nanomateriais de silício, qual será o nosso próximo material de assinatura? É aí que entram os "atomateriais".

p O que são atomateriais?

p "Atomaterials" é a abreviação de "materiais atômicos, "assim chamado porque suas propriedades dependem da configuração precisa de seus átomos. É um campo novo, mas em rápido desenvolvimento.

p Um exemplo é o grafeno, que é feito de átomos de carbono. Ao contrário do diamante, em que os átomos de carbono formam uma estrutura tridimensional rígida, o grafeno é feito de uma única camada de átomos de carbono, unidos em uma estrutura de favo de mel bidimensional.

p A estrutura rígida do diamante é a razão de sua celebrada dureza e longevidade, tornando-o o material perfeito para brocas de ponta e joias caras. Em contraste, a forma bidimensional dos átomos de carbono no grafeno permite que o elétron viaje sem atrito em alta velocidade, proporcionando condutividade ultra-alta e excelente resistência mecânica plana. Assim, o grafeno tem amplas aplicações em medicamentos, eletrônicos, armazenamento de energia, processamento de luz, e filtração de água.

p Usando lasers, podemos transformar essas estruturas atômicas em dispositivos miniaturizados com desempenho excepcional.

p Usando atomateriais, nosso laboratório tem trabalhado em uma série de inovações, em vários estágios de desenvolvimento. Eles incluem:

• Um filme mágico de resfriamento . Este filme pode resfriar o ambiente em até 10 ℃ sem usar eletricidade. Ao integrar tal filme em um edifício, a eletricidade usada para o ar condicionado pode ser reduzida em 35%, e os apagões de eletricidade no verão efetivamente pararam. Isso não apenas economizará nas contas de eletricidade, mas também reduzirá as emissões de gases do efeito estufa.
• Filme absorvente de calor . Cerca de 97% da água da Terra está nos oceanos, e é salgado e inutilizável sem processamento caro. A remoção eficiente do sal da água do mar pode ser uma solução de longo prazo para a crescente escassez global de água doce. Com um filme de grafeno movido a energia solar, este processo pode ser muito eficiente.

p O filme absorve quase toda a luz solar que incide sobre ele e a converte em calor. A temperatura pode ser aumentada para 160 ℃ em 30 segundos. Este calor pode destilar a água do mar com uma eficiência superior a 95%, e a água destilada é mais limpa do que a água da torneira. Esta tecnologia de baixo custo pode ser adequada para aplicações domésticas e industriais.

• Filme de detecção inteligente . Esses filmes flexíveis de atomaterial podem incorporar uma ampla gama de funções, incluindo detecção ambiental, comunicação, e armazenamento de energia. Eles têm uma ampla gama de aplicações na área de saúde, Esportes, manufatura avançada, agricultura, e outros. Por exemplo, filmes inteligentes podem monitorar a umidade do solo perto das raízes das plantas, ajudando assim a tornar a agricultura mais eficiente em termos de água.
• Ultra fino, lentes ultraleves . A parte mais volumosa de uma câmera de celular é a lente, porque precisa ser feito de vidro espesso com propriedades ópticas particulares. Mas as lentes feitas com grafeno podem ter apenas milionésimos de milímetro de espessura, e ainda oferece excelente qualidade de imagem. Essas lentes podem reduzir muito o peso e o custo de tudo, desde telefones a satélites espaciais.
• Fonte de alimentação quase instantânea . Desenvolvemos um supercapacitor ecológico a partir do grafeno que carrega dispositivos em segundos, e tem uma vida útil de milhões de ciclos de carga. Ao anexá-lo à parte traseira de uma célula solar, ele pode armazenar e fornecer energia gerada por energia solar quando e onde for necessário. Você estará livre e verdadeiramente móvel.

p Onde a próxima?

p Pode levar anos para que algumas dessas tecnologias de laboratório surtam efeito. Para tentar acelerar o processo, estabelecemos o CTAM Global OpenLab para se envolver com a indústria, academia, governo e a comunidade em geral e para promover a partilha e colaboração. O laboratório foi lançado no início deste mês na Conferência Internacional sobre Ciências e Aplicações de Nanomateriais e Atomateriais (ICNASA2020).

p O mundo está enfrentando desafios urgentes, das mudanças climáticas, à escassez de energia e recursos, para a nossa saúde e bem-estar.

p A inovação de materiais é mais vital do que nunca e precisa ser mais eficiente, orientado para o design e amigo do ambiente. But these challenges can only be solved by joint effort from worldwide researchers, empreendimento, industry and government with a sharing and open mindset. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.