Investigadores da UA participam na criação da mais longa nanofita de grafeno.

Dois membros da Universidade de Aveiro (UA), o investigador auxiliar Manuel Melle-Franco, do CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro, e Karol Strutynski, bolseiro de pós-doutoramento, integram equipa internacional que sintetizou quimicamente uma nanofita de grafeno com 7,7 nanómetros de comprimento, a maior reportada até ao momento com precisão atómica.

Um nanómetro é uma parte que se obtém dividindo 1 mm um milhão de vezes. O trabalho foi publicado na prestigiada revista Angewandte Chemie.

A equipa, liderada por Aurelio Mateo-Alonso da Universidade do País Basco, e que integra investigadores do CICECO e da Universidade de Osaka, Japão, desenvolveu uma nova metodologia para a criação de nanofitas de grafeno com quase 8 nm de comprimento.

As nanofitas de grafeno são estruturas quase unidimensionais de carbono, com elevado potencial de aplicação nos domínios da eletrónica, fotónica e conversão de energia, entre outros, graças às propriedades eletrónicas, óticas e mecânicas que apresentam.

Estas propriedades dependem fortemente das nanodimensões destes fragmentos de grafeno, nomeadamente da largura e do comprimento. Por isso, é fundamental um elevado controlo da sua síntese e uma adequada caracterização das suas propriedades. Isto é conseguido com métodos de síntese orgânica que conseguem atingir precisão atómica, mas que até agora permitiam desenvolver cadeias mais pequenas.

Neste estudo, foi desenvolvida uma nova abordagem para a síntese de nanofitas de grafeno através de uma série de reações iterativas de desproteção e condensação.

Este processo foi demonstrado através da síntese e caracterização de três nanofitas constituídas por 10, 20 e 30 anéis benzénicos, com até 7,7 nanómetros de comprimento, as maiores reportadas até ao momento com precisão atómica.

A caracterização foi efetuada através de espetroscopia por ressonância magnética nuclear e com recurso a modelos computacionais desenvolvidos em Aveiro no grupo liderado por Manuel Melle-Franco, o que permitiu também racionalizar as propriedades eletrónicas e óticas.

A investigação realizada, para além de ter permitido sintetizar a nanofita mais comprida até ao momento, abre o caminho para a síntese de cadeias ainda maiores, para a validação das propriedades previstas teoricamente e para a exploração destas propriedades em aplicações como transístores de efeito de campo, fotodetetores, células solares e fios moleculares.

O trabalho foi publicado na prestigiada revista Angewandte Chemie [1] e é fruto do projeto 2D-INK (“tintas-2D”), financiado pela União Europeia com 3 milhões de euros, na área das “Tecnologias Futuras e Emergentes”.

O 2D-INK visa criar as bases para uma nova tecnologia de circuitos flexíveis e imprimíveis, com nanotintas baseadas em nanofitas, ou com materiais como o “grafeno esburacado”, fruto deste mesmo projeto e apresentado recentemente na Angewandte Chemie [2].

Ao serem destinados para circuitos imprimíveis, tanto as nanofitas como os grafenos esburacados foram desenhados de raiz para serem solúveis e terem propriedades eletrónicas adequadas a este fim.

De facto, a presença dos buracos ou a reduzida largura das nanofitas permite transformar as propriedades do grafeno, tornando-o semicondutor, uma propriedade fundamental para poder funcionar num circuito.

O estudo e a síntese destes materiais são muito complexos, sendo fundamental o uso de modelos computacionais, como os desenvolvidos no CICECO, já que permitem estudar virtualmente qualquer material e racionalizar ou prever as suas propriedades antes de entrar no laboratório.  

Texto e foto: UA