Brasil terá centro de pesquisas em grafeno

Com informações da Agência Fapesp - 22/05/2013

A descoberta da conversão de eletricidade em magnetismo pelo grafeno é um dos principais trabalhos realizados por Castro Neto, em colaboração com o ganhador do Prêmio Nobel de Física, Andre Geim.
[Imagem: Geim Lab/Univ.Manchester/Science]

O grafeno, que tem sido chamado de "a matéria-prima do século 21", com uma ampla gama de potenciais aplicações, já está no rol da pesquisa avançada em andamento no Brasil.

"Nosso projeto tem, resumidamente, três objetivos: realizar a síntese artificial do grafeno; caracterizar fisicamente o material produzido, tanto do ponto de vista estrutural quanto eletrônico; e, a partir dele, construir dispositivos optoeletrônicos, com aplicação em comunicações ópticas e outras", disse o pesquisador Antonio Hélio de Castro Neto.

Castro Neto divide seu tempo como diretor do Centro de Pesquisas em Grafeno da Universidade Nacional de Cingapura e professor de Física da Universidade de Boston (Estados Unidos).

Agora também está vindo periodicamente ao Brasil para coordenar o projeto "Grafeno: fotônica e optoeletrônica".

Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno

Os trabalhos serão feitos no Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia (MackGrafe), em construção no campus Higienópolis da Universidade Presbiteriana Mackenzie, em São Paulo.

Primeiro do gênero no Brasil, com inauguração prevista para maio de 2014, o Centro contará com equipamentos sofisticados espaçosamente distribuídos por uma área de 6.500 metros quadrados.

Além de produzir conhecimento científico, o MackGrafe terá como atribuição desenvolver produtos que gerem patentes, licenças e royalties à instituição na qual está sediado.

"A aplicação mais imediata que temos em mente é a criação de moduladores de grafeno para uso em comunicação optoeletrônica", afirmou Eunézio Antonio Thoroh de Souza, coordenador do MackGrafe e um dos pesquisadores do projeto.

"Sendo transparente, o grafeno pode ser atravessado pela luz, que, ao passar, excita os elétrons livres na superfície da lâmina, gerando corrente elétrica. Então, ocorre a conversão praticamente imediata de energia luminosa em energia elétrica. Essa conversão é exatamente o que modulador de frequência óptica faz", explicou Castro Neto.

Castro Neto, considerado uma das maiores autoridades mundiais na área, trabalhou com Andre Geim, um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2010 por sua pesquisa sobre o grafeno, já tendo participado de vários estudos importantes na área do grafeno:

O grafeno permite o controle elétrico da luz por meio de oscilações chamadas plásmons de superfície.
[Imagem: Basov Lab/UCSD]

Síntese do grafeno

O método engenhoso utilizado em 2004 por Geim para obter pela primeira vez o material foi aplicar uma fita adesiva sobre uma placa de grafite e, com ela, retirar uma lâmina de grafeno, pois o grafite é formado exatamente pelo "empilhamento" dessas redes hexagonais de carbono.

"Mas os conhecimentos evoluíram muito desde 2004. Atualmente, produzimos grafeno artificialmente, por meio de catálise", disse Castro Neto.

"O ponto de partida é aquecer um hidrocarboneto [substância química constituída apenas por átomos de carbono (C) e de hidrogênio (H)] em estado gasoso. Por um mecanismo conhecido como deposição química de vapor, os átomos de carbono e hidrogênio aquecidos se depositam sobre uma superfície metálica [como o cobre, por exemplo] adotada como suporte. Ao se depositarem, eles se arranjam naturalmente na rede hexagonal," detalha Thoroh de Souza.

Em razão de sua estrutura quase bidimensional, o grafeno sempre precisa de um suporte. E um dos grandes desafios técnicos associados à sua produção é como transferir a rede de carbonos da base metálica para outra base composta por um polímero.

"Um dos métodos é depositar o polímero sobre a placa metálica que já aderiu à rede de grafeno. E, depois, corroer o metal, deixando o grafeno preso no polímero", disse Thoroh de Souza.

"Tudo isso é crucial para a aplicação tecnológica, pois as muitas funcionalidades do grafeno dependem do tipo de suporte, bem como da pureza, do tamanho dos grãos e de outras características físicas do material", comentou Castro Neto.

Segundo os pesquisadores, as perspectivas de aplicação do grafeno vão de telefones celulares a aviões. A versatilidade do material deve transformar radicalmente a configuração e o funcionamento de um sem-número de equipamentos usados no dia-a-dia e propiciar a criação de muitos outros.