3D illustration showing a sheet of graphene. Photograph: nobeastsofierce/Alamy
A molécula tem um valor inestimável, mas não se trata de custo – algumas centenas de dólares por quilo. O valor está em seu potencial. A molécula em questão chama-se grafeno, e a UE está preparada para dedicar-lhe US$1,3 bilhão entre 2013 e 2023 para descobrir como pode transformar uma variedade de setores como eletrônico, energia, saúde e construção.
Como seu nome indica, o grafeno é extraído do grafite, esse material tão comum usado em lápis. Assim como o grafite, o grafeno é totalmente composto por átomos de carbono, e 1 mm def grafite contémcerca de 3 milhões de camadas de grafeno. Enquanto o grafite é formado por um arranjo cristalino tridimensional, o grafeno é um cristal bidimensional com a espessura de apenas um átomo. Os carbonos são perfeitamente distribuídos em um formato de colmeia hexagonal com só 0,3 nanômetro de espessura, e com apenas 0,1 nanômetro entre cada átomo.
Essa simplicidade de 100% carbono puro confee algumas propriedade notáveis ao grafeno, muito próximas das teóricas calculadas, como observado pelos autores de A Roadmap for Graphene (Guia do Grafeno), publicado na Nature no ano passado.
Graphene conducts electricity better than copper. It is 200 times stronger than steel but six times lighter. It is almost perfectly transparent since it only absorbs 2% of light. It impermeable to gases, even those as light as hydrogen or helium, and, if that were not enough, chemical components can be added to its surface to alter its properties.
"O Grafeno é uma plataforma, como um tabuleiro de xadrez, na qual pode-se colocar os peões que se desejar. A sutiliza está em descobrir as posições certas. Há uma beleza verdadeira nessa simplicidade," expicou Vincent Bouchiat, do Institut Néel em Grenoble, parte do Centro Nacional de Pesquisas Científicas (CNRS). "O futuro está no grafite de um lápis!" disse Annick Loiseau, do National Office for Aerospace Studies and Research (ONERA), cunhando um slogan.
Esse material milagroso percorreu um longo caminho. Teoricamente, acreditava-se que um estrutura bidimensional como esta seria instável e, portanto, melhor se enrolada, como observado nos nanotubos de carbono dos anos 1990.
Em 2004, dois cientistas russos, Andre Geim e Konstantin Novoselov, além de outros, publicaram as primeiras medições eletrônicas provando que havia isolado o grafeno. Eles haviam retirado flocos de carbono do grafite com o uso de fita adesiva – o que acabou levando-os a ganhar o prêmio Nobel de física em 2010.
"A teoria de fato só se mostra válida para duas dimensões, porém na realidade o cristal cresce em um espaço tridimensional, e as pequenas flutuações superficiais, como ondas, estabilizam o cristal," disse Goerbig. Experiências logo confirmaram o maravilhoso comportamento deste novo material, o qual pode ser explicado como uma espécie de mar de elétrons na superfície, que nada consegue deter e que não interagem entre si. É como se os elétrons não tivessem massa e se movessem uma velocidade 300 vezes inferior à da luz. A equação matemática que os descreve está mais próxima daquela para partículas de alta energia do que para matéria sólida, daí este desempenho notável que sugere tantas utilizações potenciais.
Sendo transparente, além de bom condutor, o grafeno pode substituir os eletrodos do índio usado nas telas touchscreen. Sendo leve, o grafeno poderia ser integrado a materiais compostos para eliminar o impacto de raios nas fuselagens dos aviões. É também à prova d'água, e seria perfeito para uso em reservatórios de hidrogênio.
Como nada pode deter os elétrons, o grafeno não pode ser "desligado"; portanto, teoricamente, tem pouca utilidade em transístores, que são os componentes-chave dos modernos produtos eletrônicos. Entretanto, estão sendo realizadas pesquisas sobre meios de criar uma faixa de energia artificial na qual não pode haver nenhum elétron — a chamada band gap —, que permitiria o seu desligamento e uso para aquele propósito.
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