Grafeno

Karina Canuto Bizelli

Introdução a Nanociência e Nanotecnologia Profª Helena PetrilliInstituto de Física – Universidade de São Paulo

GrafenoDescoberto no final de 2004

por um grupo de pesquisadores da Inglaterra.

Prêmio Nobel 2010 - “Experimentos inovadores com o material bidimensional grafeno”.

Andre Geim Konstantin Novoselov

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Carbono Sem dúvidas um dos elementos mais

importantes na natureza. É a base de toda a vida que conhecemos.

Grafite Diamante FulerenoNanotubos Grafeno

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GrafenoApesar de formado por um elemento

muito conhecido apresenta propriedades bastante surpreendentes e uma enorme área de aplicação.

É um material totalmente bidimensional e feito inteiramente de átomos de carbono, arranjados entre si numa rede hexagonal (ou de favo de mel).

Pode ser feito com a espessura de apenas um átomo.

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Estrutura hexagonal ( favo de mel)

DescobertaGrafeno sempre existiu1º artigo publicado em 2004Cientistas não acreditavam no isolamento

do material

Material fino

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• Enrugar• Enrolar• DesaparecerTemperatura ambiente

Características Ultrafino – apenas uma camada de átomosMuito forte – cerca de 100 vezes mais

forte que o aço

Muito resistente -

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“Um metro quadrado de grafeno seria capaz de suportar cerca de 4 kg. O comitê Nobel encontrou um jeito simpático de ilustrar o fato:”

“Para furar uma folha simples de grafeno seria necessário equilibrar um elefante

sobre um lápis. “

Imagem : http://blogs.estadao.com.br/carlos-orsi/page/5/

Transparente – cerca de 98%Bom condutor de calor – 10 vezes mais

que a prataFlexível – aumenta até 20% do seu

tamanho originalCondutor elétrico– tão bom como o cobre

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Características

Imagem : http://innovacion-novedades.blogspot.com

Propriedades físicasParadoxo de Klein [Previsto em 1929]

Tunelamento de barreiras com probabilidade 100%

Efeito Quântico Hall [Prêmio Nobel em 1985] Ocorre em temperatura ate mesmo em

temperatura ambiente.

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Propriedades físicasSuporta campo magnético de até 100 tesla, mas

apenas por milésimos de segundoO campo pseudomagnético no experimento de

Crommie atingiu um pico superior a 300 tesla

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"Bolhas" na superfície de uma lâmina de grafeno, observadas por microscópio de tunelamento, geradas por tensionamento

Science/Divulgação

A imagem do microscópio de tunelamento de varredura de um nanotubo de grafeno exibe quatro nanotubos nos cantos e um na área interna. O alongamento do grafeno cria campos pseudomagnéticos muito mais fortes do que qualquer campo magnético produzido em laboratório. Crédito: cortesia de Crommie lab, UC Berkeley.

Métodos de obtençãoIntrodução de substâncias químicas na grafite -

enfraquecer união e separar camadasArranhar camadas de grafite

“Um milímetro de grafite consiste em três milhões de camadas de grafeno uma em cima da outra.”

Queimar o silício dos cristais de carboneto de silício

Até agora o máximo produzido foram rolos com 70 centímetros de folhas largas.

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Métodos de obtençãoTécnica : moldes - na verdade uma espécie de estêncil

As folhas já crescem no formato do componente que se deseja fabricar.

Permite a formação de nanofitas de larguras específicas, sem a utilização de feixes de elétrons ou outras técnicas destrutivas de corte

As nanofitas têm bordas lisas, que evitam problemas de espalhamento de elétrons.

A imagem acima, obtida em um microscópio eletrônico, mostra uma folha de grafeno amarrotada sobre um suporte de silício. O grafeno tem a aparência de seda jogada sobre uma superfície lisa. A lateral da imagem tem 20 mícrons de dimensão (foto: Univ. de Manchester).

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Métodos de obtenção"Qualquer coisa que possa

ser feita para fabricar pequenas estruturas sem ter que cortá-las vai ser

útil para o desenvolvimento da eletrônica à base de

grafeno porque, se as bordas forem muito

ásperas, os elétrons que estão passando por elas dispersam-se e reduzem

o impacto das propriedades do

grafeno," explicou o Dr. Walt de Heer

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AplicaçõesTelas touch screen e painéis de luz

Células solares

Plástico + 1% Grafeno = condutor e mais resistente a temperaturaKarina Canuto Bizelli

Processo de criação da tela de grafeno. Imagem: Nature Nanotechnology

Imagem : http://innovacion-novedades.blogspot.com

AplicaçõesSuper materiais resistentes

Telas flexíveis

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•Satélites•Carros •Aviões

•Aplicação da medicina –seqüenciamento de DNA

por Jonni Guiller

Bibliografia http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/ http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=26856&op=all http://arsphysica.wordpress.com/2011/03/17/grafeno-alem-da-nanoeletronica/ http://cienciahoje.uol.com.br/especiais/premio-nobel-2010/grafeno-agraciado arte: Alexander Alus – CC BY-SA 3.0 http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tecnica-fabricacao-

grafeno&id=010110101008 http://www.tecmundo.com.br/3657-conheca-o-grafeno-material-que-promete-substituir-

o-silicio-na-fabricacao-de-componentes-eletronicos.htm-de-grafeno&catid=40:informatica&Itemid=1

http://www.tecnologiasdeultimogrito.com/transstores-ibm-100-ghz/http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/do-laboratorio-para-a-fabrica/promessas-tecnologicas-do-grafeno

http://www.laboratorionline.org/2010/10/estudo-dografeno-leva-nobel-de-fisica.html http://blogs.estadao.com.br/carlos-orsi/page/5/ http://www.teoriascientificas.com/noticias/sequenciamento-eletronico-do-dna-vira-

realidade http://funcapciencia.funcap.ce.gov.br/noticias/o-mundo-oculto-da-nanociencia-1 Imagem capa - Universidade da Califórnia, Berkeley

Karina Canuto Bizelli

Obrigada !

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