Pode ser verdade que ver é acreditar, mas às vezes ouvir pode ser melhor.
Caso em questão:dois irmãos em um laboratório da Rice University ouviram algo incomum enquanto faziam grafeno. Em última análise, eles determinaram que o próprio som poderia fornecer dados valiosos sobre o produto.

Os irmãos, John Li, um ex-aluno da Rice agora estudando na Universidade de Stanford, e Victor Li, então estudante do ensino médio em Nova York e agora calouro no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, são co-autores de um artigo que descreve a real -análise do tempo da produção de grafeno induzida por laser (LIG) através do som.

Os irmãos estavam trabalhando no laboratório do químico da Rice, James Tour, quando apresentaram sua hipótese e a apresentaram em uma reunião de grupo.

"Professor Tour disse:"É interessante" e nos disse para buscá-lo como um projeto em potencial", lembrou John Li.

Os resultados, que aparecem em Materiais Funcionais Avançados , descrevem um esquema de processamento de sinal acústico simples que analisa LIG em tempo real para determinar sua forma e qualidade.

A LIG, introduzida pelo laboratório Tour em 2014, faz camadas de folhas de grafeno interconectadas aquecendo o topo de uma fina folha de polímero a 2.500 graus Celsius (4.532 graus Fahrenheit), deixando apenas átomos de carbono para trás. A técnica já foi aplicada para fazer grafeno a partir de outras matérias-primas, até mesmo alimentos.

"Sob diferentes condições, ouvimos sons diferentes porque diferentes processos estão ocorrendo", disse John. "Então, se ouvirmos variações durante a síntese, poderemos detectar a formação de diferentes materiais."

Ele disse que a análise de áudio permite "capacidades de controle de qualidade muito maiores que são ordens de magnitude mais rápidas do que a caracterização de grafeno induzido por laser por técnicas de microscopia.

"Na análise de materiais, muitas vezes há compensações entre custo, velocidade, escalabilidade, exatidão e precisão, especialmente em termos de quanto material você pode processar sistematicamente", disse John. "O que temos aqui nos permite dimensionar com eficiência o rendimento de nossos recursos analíticos para toda a quantidade de material que estamos tentando sintetizar de maneira robusta".

John convidou seu irmão mais novo para Houston, sabendo que sua experiência seria uma vantagem no laboratório. "Temos conjuntos de habilidades complementares quase por design, onde evito me especializar nas coisas que ele conhece muito bem e, da mesma forma, ele evita áreas que conheço muito bem", disse ele. "Então formamos uma equipe muito sólida.

"Basicamente, fiz a conexão de que os sons certos correspondem ao produto certo, e ele fez a conexão de que os diferentes sons correspondiam a produtos diferentes", disse ele. "Além disso, ele é muito mais forte do que eu em certas técnicas computacionais, enquanto eu sou principalmente um experimentalista."

Um pequeno microfone de US$ 31 da Amazon colado no cabeçote do laser e conectado a um celular dentro do gabinete do laser capta o áudio para análise.

"Os irmãos converteram o padrão de som através de uma técnica matemática chamada Transformada Rápida de Fourier, para que pudessem obter dados numéricos dos dados de som", disse Tour. “Através de alguns cálculos matemáticos, esses dados podem ser uma ferramenta analítica quase instantânea para avaliar o tipo e a pureza do produto”.

John Li disse que os sons emitidos "fornecem informações sobre o relaxamento da entrada de energia quando o laser atinge a amostra e é absorvido, transmitido, espalhado, refletido ou simplesmente convertido em diferentes tipos de energia. Isso nos permite obter informações locais sobre propriedades da microestrutura do grafeno, morfologia e características em nanoescala."

Tour continua impressionado com sua engenhosidade.

"O que esses irmãos inventaram é incrível", disse ele. "Eles estão ouvindo os sons da síntese à medida que ela é executada e, a partir disso, podem determinar o tipo e a qualidade do produto quase instantaneamente. Essa pode ser uma abordagem importante durante a síntese para orientar os parâmetros de fabricação."

Ele disse que a análise de som pode contribuir para uma série de processos de fabricação, incluindo o aquecimento Joule flash de seu próprio laboratório, um método para fazer grafeno e outros materiais a partir de produtos residuais, bem como sinterização, engenharia de fase, engenharia de deformação, deposição de vapor químico, combustão, recozimento, corte a laser, evolução de gás, destilação e muito mais.

"Entre a experiência experimental de John e o talento matemático de Victor, a equipe da família é formidável", disse Tour. "Minha maior alegria é fornecer uma atmosfera onde as mentes jovens possam criar e florescer e, neste caso, eles demonstraram conhecimentos muito além de seus anos, John tinha apenas 19 anos e Victor 17 na época de sua descoberta."

Os co-autores do artigo são os estudantes de pós-graduação da Rice Jacob Beckham e Weiyin Chen, o pesquisador de pós-doutorado Bing Deng, o ex-aluno Duy Luong e o pesquisador Carter Kittrell. Tour é o T.T. e W.F. Chao Chair em Química, bem como professor de ciência da computação e de ciência dos materiais e nanoengenharia. + Explorar mais

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