Pesquisadores das universidades de Marburgo, na Alemanha, e Aalto, na Finlândia, descobriram recentemente um novo material de carbono atomicamente fino, o bifenileno. Esta nova rede, que é quase tão fina quanto o grafeno, é composta por quadrados, hexágonos e octógonos, que formam uma estrutura bastante ordenada.

O carbono existe em diferentes formas, as mais conhecidas delas são o grafite e o diamante, que já são conhecidos há muito tempo. No entanto, diferentes formas de carbono com propriedades consideradas surpreendentes têm sido descobertos nos últimos tempos, sendo o mais divulgado deles o grafeno.

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Este material tem propriedades bastante incomuns, como a espessura de apenas uma camada atômica, o que o torna o material mais fino conhecido. Essas características tornam o grafeno um material promissor para ser utilizado em atividades como a eletrônica e engenharia de alta tecnologia.

O que há de novo?

Imagem ampliada do arranjo de carbono em um átomo de bifenileno. Crédito: Universidade Aalto

Uma das principais diferenças entre o bifenileno, o grafeno e outras formas de carbono conhecidas está nas propriedades metálicas apresentadas pelo novo material. As faixas de rede do bifenileno possuem apenas 21 átomos de largura e se comportam como um metal. Já o grafeno, é um semicondutor deste tamanho.

“Essas listras podem ser usadas como fios condutores em futuros dispositivos eletrônicos baseados em carbono”, disse um dos líderes do estudo, Michael Gottfried, ao Phys.org. “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”, complementou outro dos pesquisadores, Qitang Fan.

Por sua vez, a equipe da Universidade Aalto ajudou na criação de imagens do material e decifrar algumas de suas propriedades. Para isso, foi utilizada a técnica da microscopia de alta resolução, que mostrou a estrutura do material. Além disso, os pesquisadores finlandeses também usaram simulações e análises feitas em computador para entender especificamente suas propriedades elétricas.

Montagem cuidadosa

A montagem do novo material é composta por moléculas contendo carbono numa superfície de ouro extremamente lisa. Com isso, essas moléculas formam cadeias que consistem em hexágonos ligados, o que gera uma reação que conecta essas cadeias para formar os quadrados e hexágonos que fazem desse material especial.

Outra característica importante do bifenileno são suas cadeias quirais, o que significa que elas existem em dois tipos de espelhamento, como a mão esquerda e a mão direita no corpo humano. Sendo assim, apenas as correntes do mesmo tipo se agregam na superfície do ouro, o que forma conjuntos muito bem ordenados antes de se conectarem.

Este processo é criticamente importante para que o bifenileno seja formado, já que 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 em Aalto.

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Por enquanto, as equipes trabalham na produção de folhas maiores do material, isso deve fazer com que seu potencial de aplicação possa ser mais explorado. “Estamos confiantes de que este novo método de síntese levará à descoberta de novas redes de carbono”, especulou Peter Liljeroth, da Universidade Aalto.

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