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•Vários métodos para produção de nanofitas de carbono por CVD.

• 1990 – Murayama e Maeda: nanofitas de grafeno decomposição de hidrocarbonetos, com partículas de Fe na extremidade.

3) Síntese do grafite e nanofitas de grafeno

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• 2008 – Campos e Delgado: spray de gotículas de ferroceno em etanol, com tiofeno nanofitas onduladas.

•Subramanyam: pirólise do ferroceno e THF mistura cristalina de nanofitas de carbono e Fe.

3) Síntese

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•Qualidade das nanofitas produzidas

Tratamentos de alta temperatura melhoram o grau de cristalinidade e formam bordas nas camadas de

grafite.

•Bordas mais estáveis para nanofitas armchair ou zig-zag

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3) Síntese

•2009 – Primeiro método para obter nanofitas de grafite a partir de nanotubos de carbono.

•Terrones: uso de partículas de metal como catalisador.

•2010 – nanotubos facilmente descompactados alta corrente elétrica.

Quantidade baixa de nanotubos descompactados

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3) Síntese

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3) Síntese

• Litografia de Varredura por Tunelamento gravação de átomos de carbono.

Custo de produção inviável e quantidade limitada

•Clivagem Micromecânica de flocos de grafeno remoção de flocos de grafite e deposição em uma superfície isolante.

Caminho simples para medir propriedades elétricas

3) Síntese

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Outros métodos

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A) Deficiências estruturais que induzem mudanças estruturais significativas causadas pela presença de pentágonos ou heptágonos na malha hexagonal de carbono hibridizados sp2

B) Defeitos topológicos, também denominados defeitos Stone-Thrower-Wales, não resultam em grandes mudanças estruturais. É mostrada a formação de pares 5-7-7-5 criada pela rotação individual da ligação carbono-carbono em 90º

C) Dopagem consiste em substituir um átomo de carbono com um outro elemento dentro da rede hexagonal (aqui, N e P) ou aleatoriamente ou dopado com B e N

4) Defeitos e caracterização do grafeno

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4) Defeitos

D) Defeitos de carbono sp2 não-hibridizado, incluindo vacâncias, bordas, adatoms, interstitciais, cadeias de carbono, etc,

E) Defeitos induzidos por “Folding” (dobra), que decorrem da deformação significativa da folha de grafeno, alterandoseus orbitais. A direção da órbita é o então chamado eixo do vetor orbital (POAV). O ângulo entre o POAV e uma direção (ou seja, uma ligação) indica o grau da hibridação.

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4) Defeitos

(A) Modelo molecular de uma estrutura híbrida com zigue-zague ligado por 5-7 correntes para um segmento armchair(B) Modelo molecular ordenados por defeitos heptágono-pentágono em uma nanofita de grafeno híbrida (C) Modelo molecular mostrando a transformação de quatro hexágonos adjacentes em um defeito 5-7-7-5 ou defeito Stone-

Thrower-Wales(D) Imagens de HRTEM mostrando dois defeitos 5-7-7-5 localizados nas bordas (círculos vermelhos) de um buraco em uma

superfície de grafeno

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4) Caracterização

Efeito Raman

• Polarização dos elétrons na molécula com passagem da onda eletromagnética:

- Molécula colocada em um campo elétrico sofre distorções.

Separação de cargas induz dipolo luz polarizada

Mudança na polarização

Espalhamento inelástico (Raman)

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4) Caracterização

- A banda G da banda de Raman de diferentes materiais de carbono sp2 hibridizados (nanotubos), medido na temperatura com E laser = 2,41 eV (514 nm). As setas apontam para defeito induzido nos picos G - O sinal p/n de dopagem decorre da substituição de átomos de boro ou nitrogênio, os vizinhos mais próximos do carbono na tabela periódica.- Os espectros de grafeno e SWCNTs é mostrado para comparação.

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4) Caracterização

A) Simulação de uma imagem de elétrons por microscopia de alta resolução de uma nanoestrutura de grafeno com um contorno formado por pentágonos e heptágonos onde as bordas das folhas mudam de armchair para zigue-zague.

B) Simulação de imagem por STM do mesmo sistema que ilustra a falta de correspondência entre a imagem e a estrutura.

•Grafeno Transmissores ultrarrápidos (terahertz), biossensores, filmes de HRTM.

•Perspectivas:- Novas reações catalíticas- Fabricação de sensores- Produção de transmissores de efeito de campo- Geração de eletrodo de bateria de lítio- Filtros de metais pesados- Condutores metais e cerâmica- Distribuição de fármacos

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5) Aplicações

• A produção de nanofitas de grafeno é um campo em desenvolvimento Surgimento de novos métodos de síntese.

• Desafio: integração do grafeno em dispositivos eletrônicos outras camadas de materiais – ZnO, TiO2 - podem ser utilizados.

• Caminho para desenvolver a eletrônica em camadas e a ciência dos materiais construção de outros tipos de dispositivos que utilizam diferentes tipos de nanofitas.

• Assim como em outras descobertas, abordagens teóricas e experimentais deverão ocorrer em sinergia.

6) Conclusão

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