O grafeno já foi apelidado como a primeira maravilha do século XXI e o uso de todas as suas extraordinárias propriedades é um imenso campo de potencialidades. Na Universidade de Aveiro (UA), o investigador do Departamento de Física Alexandre Carvalho quer pegar nas fantásticas propriedades eletromecânicas do grafeno e desenvolver transdutores muito mais eficientes do que os atuais. O projeto acaba de ser premiado na edição de 2016 do Programa de Estímulo à Investigação da Fundação Calouste Gulbenkian para a área da Física.

“A distinção com este prémio vem valorizar o tema que escolhi para desenvolver a minha tese de doutoramento”, congratula-se Alexandre Carvalho, mestre em Engenharia Física pela UA em 2015 e, atualmente, estudante do Programa Doutoral em Física Aplicada e Engenharia Física (DAEPHYS) lecionado em parceria pelas universidades de Aveiro, Coimbra, Nova de Lisboa e Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Lisboa. “É com grande gratidão e orgulho que aceito este prémio, esperando que o financiamento [uma bolsa de 10 mil euros] contribua para novos desenvolvimentos no domínio dos dispositivos eletromecânicos à base deste material único”, diz.

Este projeto surge no âmbito do plano de trabalhos do doutoramento orientado por Florinda Costa, professora da UA, e coorientado por Elvira Fortunato, professora da Universidade Nova de Lisboa. A proposta premiada, explica o jovem investigador, “prevê a síntese e caraterização do grafeno por várias técnicas, o desenvolvimento dos dispositivos sensores e atuadores e a avaliação da sua performance”. O trabalho de Alexandre Carvalho será desenvolvido nos laboratórios do I3N – Instituto de Nanoestruturas, Nanomodelação e Nanofabricação da UA, em particular no laboratório de CVD-Diamante a cargo de António José Fernandes, sendo a microfabricação dos dispositivos realizada nos laboratórios do CENIMAT-I3N.

Os novos sensores a desenvolver por Alexandre Carvalho pretendem ser mais sensíveis e capazes de integrar futuros dispositivos da “internet-of-things, onde a capacidade de interagir com o meio é fundamental. Estes dispositivos terão por base grafeno produzido por CVD ou por síntese direta por laser (DLS), explorando diferentes mecanismos de transdução eletromecânica.

Material maravilhoso

“O carbono é um elemento fantástico que tem contribuído grandemente para o desenvolvimento tecnológico não só pela diversidade de compostos em que participa, mas também pela sua capacidade de formar vários tipos de alótropos com diferentes dimensionalidades e com propriedades intrínsecas excecionais, como é o caso do diamante, dos nanotubos e do grafeno”, explica Alexandre Carvalho.

O grafeno, o alótropo de carbono descoberto mais recentemente, consiste numa folha de apenas um átomo de espessura, exibindo excelentes propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, o que lhe permite aplicação numa vasta gama de áreas tecnológicas. A descoberta deste material deu origem ao prémio Nobel da física de 2010, tendo sindo deste então alvo de um forte esforço em investigação. Contudo, a síntese de grafeno de camada única de elevada qualidade em áreas que permitam a exploração industrial continua a ser um desafio que compromete a transferência de tecnologia, sendo a síntese por deposição química em fase de vapor (CVD) uma das mais promissoras.

“Sendo uma camada monoatómica, o grafeno apresenta-se como a mais fina e leve membrana condutora, potenciando a sua aplicação em dispositivos eletromecânicos, como é o caso dos microfones e altifalantes”, diz o vencedor daquele que é um dos maiores prémios nacionais de incentivo à investigação.

Recorde-se que da UA, Pedro Cunha, do Departamento de Física, Rita Bastos, dos departamentos de Física e de Engenharia Electrónica e Telecomunicações, e Diana Costa, do Departamento de Matemática, conquistaram em 2015 o mesmo Prémio entregue pelo programa da Gulbenkian. A distinção premeia anualmente propostas de investigação de elevado potencial criativo em áreas científicas no âmbito da Matemática, Física, Química e Ciências da Terra e do Espaço, apoiando a sua execução em centros de investigação portugueses.

Texto: UA