Nanotecnologia do Carbono

Grafeno e Fulerenos

Conteúdo:

• Grafeno:

– O que é?

– Propriedades

– Obtenção

– Aplicações

• Fulerenos:– Nanotubos:

• O que são?

• Propriedades

• Obtenção

• Aplicações

– Buckyballs:• O que são?

• Propriedades

• Obtenção

• Aplicações

Grafeno:

• O que é?– É uma malha unidimensional de carbonos ligados de acordo com a

seguinte estrutura:

...que só é possível devido à concatenação.

Ligações duplas compartilhadas entre os átomos de carbono

Os átomos compartilham as ligações pi, que “giram” pela molécula conferindo aromaticidade ao grafeno.

Propriedades:

• Ótimos condutores, com boa mobilidade eletrônica

• Camadas duplas e nanofitas com propriedades eletrônicas variáveis

• 200 vezes mais resistente que o aço

• Absorção ótica variável

• Alta condutividade térmica

• Propriedades interessantes para experiências de física moderna

Modo de obtenção:

• Através do Carbeto de Silício (SiC) ou do Óxido de Grafite

• Também pode-se produzir grafeno através da pirólise do etóxido de sódio, da redução de dióxido de carbono, através do açúcar, de nanotubos ou simplesmente esfoliando o grafite usando uma fita adesiva, que foi o que fez a dupla ganhadora do Prêmio Nobel pela descoberta do grafeno.

Aplicações:

• Transistores Balísticos

• Moduladores óticos

• Circuitos integrados

• Eletrodos transparentes (Telas touchscreen, OLEDs, células fotovoltaicas orgânicas)

• Materiais para gerenciamento térmico

• Ultracapacitores

• Também pode ser usado como bactericida e no sequenciamento de DNA

Fulerenos:

• É qualquer molécula formada apenas por carbonos que se organize em uma estrutura cilíndrica (nanotubos) ou esférica (buckyballs) ocas.

Nanotubos:

• São basicamente folhas de carbono enroladas cilindricamente.

Propriedades:

• São bem resistentes

• Possuem propriedades eletrônicas peculiares

• Bons condutores elétricos e térmicos ao longo de seu comprimento

• São bastante opacos

• São tóxicos

Modo de Obtenção:

• Através de deposição controlada de vapor químico de carbono

• Usando um laser para furar o grafite

• Os nanotubos, assim como o grafeno e as buckyballs, podem ser encontrados após a combustão.

Aplicações:

• Fibras e tecidos resistentes e impermeáveis para diversos usos

• Músculos artificiais

• Super capacitores

• Transistores

• Células solares

• Por serem tóxicos, a maioria das aplicações em potencial dos nanotubos continua apenas na teoria.

Buckyballs

• Buckyballs (buckminsterfullerene) são esferas ocas compostas de carbono.

• Esse nome é devido às construções do arquiteto Richard Buckminster “Bucky” Fuller, cujas obras tinham geralmente o formato de domo.

• Existem buckyballs de vários tamanhos, de pequenas c20 até c60, c70 e c100.

• A descoberta das Buckyballs deu o Prêmio Nobel de Quimica a Richard Smalley, Harold Kroto e Robert Curl, em 1996. Até hoje não descobriram muitas aplicações para as buckyballs.

Propriedades:

• São estáveis

• Podem ser “recheadas”

• Não perdem seu formato esférico mesmo depois de reagir

• São as maiores moléculas a apresentarem dualidade onda-partícula, medindo em média 0,7 nm.

Modo de Obtenção:

• Não há muitos métodos industriais para a produção das Buckyballs, o mais utilizado é através de uma descarga elétrica em eletrodos de carbono contidos em ambiente inerte.

Aplicações:

• Podem ser usadas como “envelope” de substâncias

• Sua solução é viscosa é pode ser usada de lubrificante

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