Por mais de uma década, os cientistas tentaram sintetizar uma nova forma de carbono chamada grafeno com sucesso limitado. Esse esfora§o estãoagora no fim, graças a uma nova pesquisa da Universidade do Colorado Boulder.

Ha¡ muito tempo que o grafino desperta o interesse dos cientistas por causa de suas semelhanças com o grafeno "material maravilhoso" — outra forma de carbono altamente valorizada pela indústria cuja pesquisa chegou a receber o Praªmio Nobel de Fa­sica em 2010. No entanto, apesar de décadas de trabalho e teorizando, apenas alguns fragmentos foram criados atéagora.

Esta pesquisa, anunciada na semana passada na Nature Synthesis , preenche uma lacuna de longa data na ciência de materiais de carbono, potencialmente abrindo novas possibilidades para pesquisa de materiais eletra´nicos, a³pticos e semicondutores.

“Todo o paºblico, todo o campo, estãorealmente animado que esse problema de longa data, ou esse material imagina¡rio, estãofinalmente sendo realizado”, disse Yiming Hu, principal autor do artigo e doutorado em química em 2022.

Os cientistas hámuito se interessam pela construção de ala³tropos de carbono novos ou inovadores, ou formas de carbono, devido a  utilidade do carbono para a indaºstria, bem como a  sua versatilidade.

Existem diferentes maneiras pelas quais os ala³tropos de carbono podem ser construa­dos dependendo de como o carbono hibridizado sp2, sp3 e sp (ou as diferentes maneiras pelas quais os a¡tomos de carbono podem se ligar a outros elementos) e suas ligações correspondentes são utilizadas. Os ala³tropos de carbono mais conhecidos são grafite (usado em ferramentas como la¡pis e baterias) e diamantes, que são criados a partir de carbono sp2 e carbono sp3, respectivamente.

Usando manãtodos químicos tradicionais, os cientistas criaram com sucesso vários ala³tropos ao longo dos anos, incluindo o fulereno (cuja descoberta ganhou o Praªmio Nobel de Quí­mica em 1996) e o grafeno.

No entanto, esses manãtodos não permitem que os diferentes tipos de carbono sejam sintetizados juntos em qualquer tipo de grande capacidade, como o que énecessa¡rio para o grafeno, que deixou o material teorizado - especulado como tendo propriedades únicas de condução de elanãtrons, meca¢nicas e a³pticas - permanecer isso: uma teoria.

Mas foi também essa necessidade do não-tradicional que levou os que estavam no campo a entrar em contato com o grupo de laboratório de Wei Zhang.

Zhang, professor de química na CU Boulder, estuda a química reversa­vel, que éa química que permite que as ligações se autocorrijam, permitindo a criação de novas estruturas ordenadas, ou trelia§as, como polímeros sintanãticos semelhantes ao DNA .

Depois de ser abordado, Zhang e seu grupo de laboratório decidiram tentar.

Criar grafino éuma "questãomuito antiga e de longa data, mas como as ferramentas sintanãticas eram limitadas, o interesse diminuiu", Hu, que era Ph.D. aluno do grupo de laboratório de Zhang, comentou. "Na³s trouxemos o problema novamente e usamos uma nova ferramenta para resolver um problema antigo que érealmente importante."

Usando um processo chamado meta¡tese alcino osque éuma reação orga¢nica que envolve a redistribuição, ou corte e reforma, de ligações químicas alcino (um tipo de hidrocarboneto com pelo menos uma ligação covalente tripla carbono- carbono ) osbem como termodina¢mica e controle cinanãtico , o grupo conseguiu criar com sucesso o que nunca havia sido criado antes: um material que poderia rivalizar com a condutividade do grafeno, mas com controle.

"Ha¡ uma diferença muito grande (entre grafeno e grafeno), mas no bom sentido", disse Zhang. "Este pode ser o material maravilhoso da próxima geração. a‰ por isso que as pessoas estãomuito animadas."

Embora o material tenha sido criado com sucesso, a equipe ainda deseja analisar os detalhes específicos dele, incluindo como criar o material em grande escala e como ele pode ser manipulado.

"Estamos realmente tentando explorar este novo material de maºltiplasDimensões , tanto experimentalmente quanto teoricamente, donívelata´mico aos dispositivos reais", disse Zhang sobre os pra³ximos passos.

Esses esforços, por sua vez, devem ajudar a descobrir como as propriedades a³pticas e condutoras de elanãtrons do material podem ser usadas para aplicações industriais, como baterias de a­ons de la­tio .

"Esperamos que no futuro possamos reduzir os custos e simplificar o procedimento de reação, e então, esperamos, as pessoas possam realmente se beneficiar de nossa pesquisa", disse Hu.

Para Zhang, isso nunca poderia ter sido realizado sem o apoio de uma equipe interdisciplinar, acrescentando: “Sem o apoio do departamento de física, sem algum apoio dos colegas, esse trabalho provavelmente não poderia ser feito”.