Grafeno é invisível para a água e opaco para a luz

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/01/2012

Grafeno é invisível para a água e opaco para a luz

O esquema do experimento e a membrana de óxido de grafeno, com 1 micrômetro de espessura.[Imagem: Nair et al./Science]

Grafeno funcionalizado

O grafeno continua a mostrar suas estranhas e promissoras propriedades.

Depois de se mostrar invisível para a água quando posto sobre uma superfície, ele demonstrou ser impermeável para todos os gases e líquidos quando posto sobre um furo, ou seja, quando transformado em uma membrana.

De forma surpreendente, a equipe que ganhou o Prêmio Nobel de Física pela sua descoberta demonstrou também que a água se evapora através do grafeno praticamente como se ele não estivesse lá.

Está certo que não era exatamente grafeno puro, mas óxido de grafeno, ou grafeno funcionalizado – uma folha de grafeno coberta com moléculas do grupo hidroxila (OH-).

O óxido de grafeno forma laminados com várias camadas de espessura, mas ainda na categoria dos chamados filmes finos.

Invisível para a água

Quando um recipiente é selado com esse filme, nem mesmo o mais sensível equipamento existente consegue detectar a saída de ar ou de qualquer outro gás, incluindo o hélio.

O gás hélio consegue escapar lentamente mesmo quando é coberto por uma lâmina de vidro de 1 milímetro de espessura, mas não passa pelo filme de grafeno funcionalizado.

Mas coloque a incrível água lá dentro – e os cientistas estão longe de entender todas as propriedades da água – e ela evapora como se o filme de grafeno não estivesse lá.

Na verdade, a água se evapora exatamente na mesma velocidade, esteja a membrana lá ou não.

“Essa propriedade única pode ser usada em situações onde é necessário remover a água de uma mistura ou recipiente, mas deixando lá dentro todos os outros ingredientes,” propõe a Dra. Irina Grigorieva, membro da equipe na Universidade de Manchester, no Reino Unido.

Grafeno é invisível para a água e opaco para a luz

Nanodiscos de grafeno absorvem completamente a luz. [Imagem: PhysicsWorld]

Opaco para a luz

Uma outra equipe, em um trabalho independente, descobriu que o grafeno pode ser usado para criar um absorvedor perfeito de luz.

Ou seja, se ele é transparente para a água, o grafeno não deixa nenhuma luz passar quando é cortado em círculos e montado em uma estrutura periódica.

Isto pode levar ao desenvolvimento de novos aparelhos detectores de luz, particularmente na região do infravermelho, justamente onde as tecnologias atuais não se dão bem.

O que surpreendeu nesta descoberta é que os materiais convencionais precisam ter uma espessura de milhares de átomos para absorver completamente a luz. O grafeno faz isto com uma camada de um único átomo.

“A camada em questão é feita com grafeno disposto em uma estrutura periódica de nanodiscos,” explica o Dr. García de Abajo, do Instituto de Pesquisas Fotônicas, na Espanha, coordenador da equipe.

A estrutura confina a luz em regiões que são centenas de vezes menores do que o comprimento de onda da luz, o que ocorre graças aos plásmons de superfície, oscilações coletivas quantizadas de elétrons no interior do nanodisco.

Para que o mecanismo funcione, o grafeno deve estar eletricamente carregado. E o comprimento de onda – a cor da luz – que o grafeno retém depende da intensidade dessa carga elétrica.

Bibliografia:
Unimpeded Permeation of Water Through Helium-Leak-Tight Graphene-Based Membranes
R. R. Nair, H. A. Wu, P. N. Jayaram, I. V. Grigorieva, A. K. Geim
Science
Vol.: 335 no. 6067 pp. 442-444
DOI: 10.1126/science.1211694
Complete Optical Absorption in Periodically Patterned Graphene
Sukosin Thongrattanasiri, Frank H. L. Koppens, F. Javier García de Abajo
Physical Review Letters
Vol.: 108, 047401
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.047401

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Publicado em 31/01/2012, em Atualidades. Adicione o link aos favoritos. Deixe um comentário.

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