O grafeno é um material bidimensional maravilhoso que tem sido sugerido para uma ampla gama de aplicações em energia, tecnologia, construção e muito mais desde que foi isolado pela primeira vez do grafite em 2004.



Esta camada única de átomos de carbono é resistente mas flexível, leve mas com alta resistência, com o grafeno calculado para ser 200 vezes mais resistente que o aço e cinco vezes mais leve que o alumínio.

O grafeno pode parecer perfeito, mas literalmente não é. Amostras isoladas deste alótropo 2D não são perfeitamente planas, com sua superfície ondulada. O grafeno também pode apresentar defeitos estruturais que podem, em alguns casos, ser prejudiciais à sua função e, em outros casos, podem ser essenciais para a aplicação escolhida. Isso significa que a implementação controlada de defeitos poderia permitir o ajuste fino das propriedades desejadas dos cristais bidimensionais de grafeno.

Em um novo artigo no The European Physical Journal D , Milivoje Hadžijojić e Marko Ćosić, ambos do Instituto Vinča de Ciências Nucleares, Universidade de Belgrado, Sérvia, examinam a dispersão do arco-íris de fótons que passam pelo grafeno e como ela revela a estrutura e as imperfeições deste maravilhoso material.

Embora existam outras formas de investigar as imperfeições do grafeno, estas têm desvantagens. Por exemplo, a espectroscopia Raman não consegue distinguir alguns tipos de defeitos, enquanto a microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução pode caracterizar defeitos na estrutura cristalina com excelente resolução, mas os elétrons energéticos que ela utiliza podem degradar a rede cristalina.

"O efeito arco-íris não é tão raro na natureza. Ele também foi descoberto no espalhamento de átomos e moléculas. Foi detectado em experimentos de espalhamento de íons em cristais finos. Teoricamente, estudamos um espalhamento de prótons de baixa energia no grafeno e demonstramos que O efeito arco-íris também ocorre neste processo", diz Hadžijojić. "Além disso, mostramos que a estrutura do grafeno e as vibrações térmicas podem ser estudadas através do efeito de dispersão do arco-íris de prótons."

Usando um processo chamado espalhamento de arco-íris, a dupla observou a difração que eles fizeram quando esta passou pelo grafeno e o padrão de “arco-íris” foi criado.

Caracterizando o padrão de difração, os pesquisadores descobriram que o grafeno perfeito apresentava um padrão de arco-íris em que a parte do meio era uma única linha e a parte interna demonstrava um padrão com simetria hexagonal, simetria que estava ausente no grafeno imperfeito.

Os cientistas também concluíram que tipos de defeitos específicos produzem seus próprios padrões de arco-íris distintos, e isso poderia ser usado em pesquisas futuras para identificar e caracterizar tipos de defeitos em uma amostra de grafeno.

"Nossa abordagem é bastante única e poderia servir como uma técnica complementar útil de caracterização de grafeno e materiais bidimensionais semelhantes", diz Hadžijojić.

Mais informações: M. Hadžijojić et al, Estudo do grafeno por dispersão do arco-íris de prótons, The European Physical Journal D (2023). DOI:10.1140/epjd/s10053-023-00664-y
Informações do diário: Revista Física Europeia D

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