Nanotecnologia

Grafeno é fabricado pela primeira vez na escala dos metros

Cristal de grafeno atinge a escala dos metros
As folhas puras de grafeno, colocadas ao lado de três celulares para comparação das dimensões.[Imagem: Xiaozhi Xu et al. - 10.1016/j.scib.2017.07.005]

Grafeno em metros

Fabricar o grafeno é um dos principais obstáculos para a exploração prática de suas incríveis propriedades, que incluem de bits quânticos, alto-falantes que não vibram e sinapses artificiais até asas de avião e espaçonaves de grafeno.

Por isso causou surpresa o anúncio feito Xiaozhi Xu e Kaihui Liu, do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul, sobre a fabricação do grafeno em dimensões métricas.

Eles criaram folhas de grafeno medindo 5 centímetros por largura por 50 centímetros de comprimento. Para se ter uma ideia do escalonamento obtido, pode-se recapitular que eles saíram dos nanômetros tipicamente obtidos até agora e passaram pelos micrômetros e milímetros até chegar à dimensão dos metros, lembrando que cada salto desses representa uma multiplicação por 1.000.

Mais importante, o grafeno métrico apresenta um alinhamento de suas ligações em forma de favo de mel de 99,9%, significando que, tecnicamente, trata-se de um cristal único de grafeno, ou grafeno monocristalino. Os cristais de grafeno policristalino têm qualidade muito mais baixa, apresentando defeitos que deterioram suas propriedades.

Cobre perfeito

A chave para crescer o grafeno monocristalino está em um substrato de cobre, que deve ser aquecido a 1.030º C para que o grafeno cristalize. Os átomos na estrutura cristalina do cobre "orientam" os átomos de carbono, fazendo com que eles se cristalizem perfeitamente na estrutura do grafeno.

"O segredo para obter um único cristal de grafeno de tamanho muito grande é ter um cristal único de cobre perfeito como base. Folhas grandes monocristalinas de cobre não estão disponíveis no mercado, de forma que os laboratórios terão que fabricá-las com seus próprios meios," disse o professor Feng Ding.

Cristal de grafeno atinge a escala dos metros
O processo de crescimento é muito simples, mas depende de uma folha de cobre totalmente pura. [Imagem: Xiaozhi Xu et al. - 10.1016/j.scib.2017.07.005]

Ding acrescenta que, como as folhas de grafeno cultivadas foram limitadas apenas pela dimensão da folha de cobre, e como o processo é muito simples, virtualmente passa a não haver limites para as dimensões das folhas de grafeno, o que deverá ampliar muito as possibilidades de seu uso prático.

"O sonho de muitos cientistas é tornar o grafeno o material do futuro, para substituir o silício," comentou o pesquisador. "Agora, estamos explorando qual é o melhor material para cultivar o grafeno e como usar o cobre como substrato para outros materiais 2D interessantes".

Bibliografia:

Ultrafast epitaxial growth of metre-sized single-crystal graphene on industrial Cu foil
Xiaozhi Xu, Zhihong Zhang, Jichen Dong, Ding Yi, Jingjing Niu, Muhong Wu, Li Lin, Rongkang Yin, Mingqiang Li, Jingyuan Zhou, Shaoxin Wang, Junliang Sun, Xiaojie Duan, Peng Gao, Ying Jiang, Xiaosong Wu, Hailin Peng, Rodney S. Ruoff, Zhongfan Liu, Dapeng Yu, Enge Wang, Feng Ding, Kaihui Liu
Science Bulletin
DOI: 10.1016/j.scib.2017.07.005




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