Grafino: Sintetizado primo superpoderoso do grafeno

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/05/2022

Estrutura cristalina de uma camada de grafino.
[Imagem: Yiming Hu]

Grafino

Depois de mais de 10 anos de tentativas, pesquisadores finalmente conseguiram sintetizar o grafino, um nanocarbono que pode ser ainda mais poderoso do que o grafeno.

"Todo o público, todo o campo, está realmente entusiasmado de que esse problema de longa data, ou esse material [longamen te] imaginado, está finalmente sendo concretizado," disse o professor Yiming Hu, da Universidade do Colorado de Boulder (EUA).

Enquanto o grafeno consiste em átomos de carbono dispostos em formato de favo de mel, formando uma folha com apenas um átomo de espessura, o grafino tem um desenho um pouco mais complicado, com hexágonos interligados como se fossem vértices de triângulos.

"Ao contrário dos grafenos, que consistem apenas de carbonos hibridizados sp2, os grafinos contêm carbonos hibridizados sp periodicamente integrados em uma estrutura de carbono hibridizada sp2," detalha a equipe.

Existem diferentes maneiras pelas quais os alótropos de carbono podem ser construídos, dependendo de como o carbono hibridizado sp2, sp3 e sp (ou as diferentes maneiras pelas quais os átomos de carbono podem se ligar a outros elementos) e suas ligações correspondentes são utilizadas.

Os alótropos de carbono mais conhecidos são grafite e diamante, que são criados a partir de carbono sp2 e carbono sp3, respectivamente. Contudo, sobretudo após a descoberta do grafeno, agora já existe uma infinidade dos chamados "nanocarbonos", incluindo os fulerenos, nanotubos, nanodiamantes etc.

O próximo passo será caracterizar as amostras de grafino, para confirmar suas propriedades de controle, que o tornam superior ao grafeno.
[Imagem: Yiming Hu et al. - 10.1038/s44160-022-00068-7]

Superpoderes do grafino

O grafino vinha sendo longamente pesquisado porque as teorias indicam que ele apresenta a mesma altíssima condutividade elétrica do grafeno, mas com um adicional essencial para aplicações práticas: A possibilidade de controle da corrente elétrica.

"Foi previsto que o grafino deverá apresentar propriedades intrigantes e únicas de condução de elétrons, mecânicas e ópticas. Especificamente, a condução de elétrons nos grafinos deverá excepcionalmente rápida, como é no grafeno. No entanto, a condução de elétrons em alguns grafinos pode ser controlada em uma direção definida, ao contrário da condução multidirecional no grafeno, porque as ligações triplas podem criar distorção nos cones de Dirac," explicou a equipe.

Hu e seus colegas explicam que conseguiram sintetizar o grafino - especificamente, o γ-grafino, a forma mais estável dos grafinos - usando um processo chamado metátese alcino, que é uma reação orgânica que envolve a redistribuição, ou corte e reforma, de ligações químicas alcino (um tipo de hidrocarboneto com pelo menos uma ligação covalente tripla carbono-carbono).

"Há uma diferença muito grande (entre grafino e grafeno), mas no bom sentido. Este pode ser o material maravilhoso da próxima geração. É por isso que as pessoas estão muito animadas," comemorou o professor Wei Zhang, coordenador da equipe.

Grafino inesperado

Trabalhando de modo independente, Xinghui Liu e colegas da Universidade Sungkyunkwan, na Coreia do Sul, sintetizaram uma estrutura de grafino totalmente inesperada, formada por redes de anéis de benzeno conectados por anéis de oito membros triplos.

"Vamos usar este material para sensores, ou se possível para fotodetectores, e também como material de canal para um transistor de filme fino," disse o professor Hyoyoung Lee, coordenador da equipe coreana.

A notícia foi atualizada em 06/06/2022 para incorporar o crédito à equipe coreana, cujo trabalho não havia sido citado originalmente.

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