Pense grande. Apesar do seu tema de investigação, este poderia muito bem ser o lema da iniciativa Flagship do Grafeno, que foi lançada em 2013:Com um orçamento global de mil milhões de euros, foi a maior iniciativa de investigação da Europa até à data, juntamente com a Flagship do Cérebro Humano, que foi lançada em o mesmo tempo.



O mesmo se aplica ao artigo de revisão sobre os efeitos do grafeno e materiais relacionados na saúde e no meio ambiente, que os pesquisadores da Empa Peter Wick e Tina Bürki acabaram de publicar junto com 30 colegas internacionais na revista ACS Nano; eles resumem as descobertas sobre os riscos ecológicos e para a saúde dos materiais de grafeno, a lista de referência inclui quase 500 publicações originais.

Uma riqueza de conhecimento – que também deixa tudo claro. "Investigamos os potenciais efeitos agudos de vários materiais de grafeno e semelhantes ao grafeno nos pulmões, no trato gastrointestinal e na placenta - e nenhum efeito grave de dano celular agudo foi observado em nenhum dos estudos", diz Wick, resumindo os resultados.

Embora as reações de estresse possam certamente ocorrer nas células pulmonares, o tecido se recupera rapidamente. No entanto, alguns dos materiais 2D mais recentes, como nitretos de boro, dichalcogenetos de metais de transição, fosfenos e MXenes, ainda não foram muito investigados, aponta Wick; mais investigações foram necessárias aqui.

Em suas análises, Wick and Co. não se limitaram aos materiais semelhantes ao grafeno recentemente produzidos, mas também analisaram todo o ciclo de vida de várias aplicações de materiais contendo grafeno. Em outras palavras, investigaram questões como:O que acontece quando esses materiais são desgastados ou queimados? As partículas de grafeno são liberadas e essa poeira fina pode prejudicar células, tecidos ou o meio ambiente?

Um exemplo:a adição de uma pequena porcentagem de grafeno a polímeros, como resinas epóxi ou poliamidas, melhora significativamente as propriedades do material, como estabilidade mecânica ou condutividade, mas as partículas de abrasão não causam nenhum efeito nanotóxico específico do grafeno nas células e tecidos testados . A equipe de Wick poderá continuar esta pesquisa mesmo depois que o projeto principal terminar.

Além da equipe de Wick, os pesquisadores da Empa liderados por Bernd Nowack usaram análises de fluxo de materiais como parte do Graphene Flagship para calcular o potencial impacto ambiental futuro de materiais contendo grafeno e modelaram quais ecossistemas provavelmente serão impactados e em que medida.

A equipe de Roland Hischier, assim como a de Nowack no laboratório de Tecnologia e Sociedade da Empa, usou avaliações de ciclo de vida para investigar a sustentabilidade ambiental de diferentes métodos de produção e exemplos de aplicação para vários materiais contendo grafeno.

Uma nova dimensão:Grafeno e outros materiais 2D

O grafeno é um material extremamente promissor. Consiste em uma única camada de átomos de carbono dispostos em um padrão de favo de mel e possui propriedades extraordinárias:resistência mecânica excepcional, flexibilidade, transparência e excelente condutividade térmica e elétrica. Se o material já bidimensional for ainda mais restrito espacialmente, por exemplo, em uma fita estreita, efeitos quânticos controláveis ​​podem ser criados. Isto poderia permitir uma ampla gama de aplicações, desde a construção de veículos e armazenamento de energia até a computação quântica.

Durante muito tempo, esse “material milagroso” existiu apenas em teoria. Somente em 2004 é que os físicos Konstantin Novoselov e Andre Geim, da Universidade de Manchester, conseguiram produzir e caracterizar especificamente o grafeno. Para isso, os pesquisadores removeram camadas de grafite com um pedaço de fita adesiva até obterem flocos com apenas um átomo de espessura. Eles receberam o Prêmio Nobel de Física por este trabalho em 2010.

Desde então, o grafeno tem sido objeto de intensa pesquisa. Enquanto isso, os pesquisadores descobriram mais materiais 2D, como ácido de grafeno derivado de grafeno, óxido de grafeno e cianógrafos, que poderiam ter aplicações na medicina. Os pesquisadores querem usar materiais 2D inorgânicos, como nitreto de boro ou MXenes, para construir baterias mais potentes, desenvolver componentes eletrônicos ou melhorar outros materiais.

Mais informações: Hazel Lin et al, Impactos ambientais e de saúde do grafeno e outros materiais bidimensionais:uma perspectiva emblemática do grafeno, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c09699
Fornecido pelos Laboratórios Federais Suíços para Ciência e Tecnologia de Materiais