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02/06/2021

Descoberto material tão fino quanto o grafeno

Comunicação SEESP*

Pesquisadores da Universidade de Marburg na Alemanha e da Aalto University, na Finlândia, descobriram agora uma nova rede de carbono, que é atomicamente fina como o grafeno, mas é composta de quadrados, hexágonos e octógonos formando uma rede ordenada. Eles confirmaram a estrutura única da rede usando a microscopia de varredura de alta resolução e, curiosamente, descobriram que suas propriedades eletrônicas são muito diferentes das do grafeno.

 

nova estrutura carbono university of marburgEstrutura da nova rede de carbono. A parte superior mostra esquematicamente a ligação dos átomos de carbono, formando quadrados, hexágonos e octógonos. A parte inferior é uma imagem da rede, obtida com microscopia de alta resolução / Imagem: University of Marburg, Aalto University.

Nessa análise, eles constaram que, em contraste com o grafeno e outras formas de carbono, a nova rede de bifenileno – como o novo material é chamado – tem propriedades metálicas. Faixas estreitas da rede, com apenas 21 átomos de largura, já se comportam como um metal, enquanto o grafeno é um semicondutor desse tamanho. “Essas listras podem ser usadas como fios condutores em futuros dispositivos eletrônicos baseados em carbono.”, disse o professor Michael Gottfried, da Universidade de Marburg, que lidera a equipe que desenvolveu a ideia.

O principal autor do estudo, Qitang Fan de Marburg, continua: “Esta nova rede de carbono também pode servir como um ânodo superior em baterias de íon-lítio, com uma capacidade de armazenamento de lítio maior em comparação com os materiais atuais à base de grafeno.”

No grafeno, cada átomo de carbono está ligado a três vizinhos, formando hexágonos dispostos em uma rede em forma de colmeia. Estudos teóricos mostraram que os átomos de carbono também podem se organizar em outros padrões de rede plana, embora ainda se liguem a três vizinhos, mas nenhuma dessas redes previstas havia sido realizada até agora.

A equipe da Aalto University ajudou a criar imagens do material e decifrar suas propriedades. O grupo do professor Peter Liljeroth realizou a microscopia de alta resolução que mostrou a estrutura do material, enquanto os pesquisadores liderados pelo professor Adam Foster usaram simulações e análises de computador para entender as excitantes propriedades elétricas do material.

O novo material é feito pela montagem de moléculas contendo carbono em uma superfície de ouro extremamente lisa. Essas moléculas primeiro formam cadeias que consistem em hexágonos ligados, e uma reação subsequente conecta essas cadeias para formar os quadrados e os octógonos. Uma característica importante das cadeias é que elas são quirais, o que significa que existem em dois tipos de espelhamento, como a mão esquerda e a direita. Apenas correntes do mesmo tipo se agregam na superfície do ouro, formando conjuntos bem ordenados, antes de se conectarem. Isso é crítico para a formação do novo material de carbono, porque a reação entre dois tipos diferentes de cadeias leva apenas ao grafeno. “A nova ideia é usar precursores moleculares ajustados para produzir bifenileno em vez de grafeno”, explica Linghao Yan, que realizou os experimentos de microscopia de alta resolução na Aalto University.

 

*Com informações de Engenharia É


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