Nanographene é um material que pode melhorar radicalmente as células solares, células de combustível, LEDs e muito mais. Tipicamente, a síntese desse material tem sido imprecisa e de difícil controle. Pela primeira vez, pesquisadores descobriram uma maneira simples de obter controle preciso sobre a fabricação de nanografeno. Ao fazer isso, eles lançaram luz sobre os processos químicos até então obscuros envolvidos na produção de nanografeno.

Grafeno, folhas de moléculas de carbono com um átomo de espessura, poderia revolucionar a tecnologia futura. As unidades de grafeno são conhecidas como nanografeno; estes são feitos sob medida para funções específicas, e como tal, seu processo de fabricação é mais complicado do que o do grafeno genérico. Nanographene é feito removendo seletivamente átomos de hidrogênio de moléculas orgânicas de carbono e hidrogênio, um processo chamado desidrogenação.

"A desidrogenação ocorre em uma superfície de metal, como a de prata, ouro ou cobre, que atua como um catalisador, um material que permite ou acelera uma reação, "disse o professor assistente Akitoshi Shiotari do Departamento de Ciência de Materiais Avançados." No entanto, esta superfície é grande em relação às moléculas orgânicas alvo. Isso contribui para a dificuldade de se criar formações nanográficas específicas. Precisávamos de uma melhor compreensão do processo catalítico e de uma forma mais precisa de controlá-lo. "

Shiotari e sua equipe, através da exploração de várias maneiras de realizar a síntese de nanógrafos, surgiu com um método que oferece o controle preciso necessário e também é muito eficiente. Eles usaram um tipo especializado de microscópio chamado microscópio de força atômica (AFM), que mede detalhes de moléculas com uma sonda nanoscópica semelhante a uma agulha. Esta sonda pode ser usada não apenas para detectar certas características de átomos individuais, mas também para manipulá-los.

"Descobrimos que a sonda de metal do AFM poderia quebrar as ligações carbono-hidrogênio em moléculas orgânicas, "disse Shiotari." Poderia fazer isso com muita precisão, já que sua dica é tão minuciosa, e poderia quebrar ligações sem a necessidade de energia térmica. Isso significa que agora podemos fabricar componentes nanográficos de uma forma mais controlada do que nunca. "

Para verificar o que eles estavam vendo, a equipe repetiu o processo com uma variedade de compostos orgânicos, em particular duas moléculas com estruturas muito diferentes chamadas benzonóides e não-benzonóides. Isso demonstra que a sonda AFM em questão é capaz de puxar átomos de hidrogênio de diferentes tipos de materiais. Esse detalhe é importante se esse método for ampliado para um meio de produção comercial.

"Eu imagino que essa técnica pode ser a melhor maneira de criar nanomoléculas funcionais de baixo para cima, "disse Shiotari." Podemos usar um AFM para aplicar outros estímulos às moléculas-alvo, como injetar elétrons, campos eletrônicos ou forças repulsivas. É emocionante poder ver, controlar e manipular estruturas em uma escala incrivelmente minúscula. "