Revolução nano: propriedades únicas são descobertas no óxido de grafeno

Descoberta de ganchos moleculares na superfície de primo do grafeno viabiliza estudos com microscópios eletrônicos de transmissão.

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01 Novembro 2010 | 15h15

Exemplo de ligação de um dos

Exemplo de ligação de um dos "ganchos" do óxido de grafeno. Crédito: Universidade de Warwick.

O grafeno, uma folha fina com uma única camada de átomos de carbono, foi objeto de prêmio Nobel deste ano, mas uma pesquisa liderada por equipe de pesquisadores da Universidade de Warwick, Reino Unido, descobriu recentemente ganchos moleculares na superfície do seu primo químico próximo, o óxido de grafeno. A descoberta poderá trazer muitos benefícios em potencial aos pesquisadores envolvidos em estudos que utilizam microscópios eletrônicos de transmissão, além de viabilizar a criação de mecanismos em escala molecular.

A descoberta ocorreu quando a equipe estava buscando uma maneira de utilizar o grafeno como uma base para montar moléculas simples. Cientes de que este material forma uma folha com apenas um átomo de espessura, os pesquisadores acreditavam que ele poderia ajudar no estudo de moléculas, com alta precisão e geração de imagens de alto contraste em microscopia eletrônica de transmissão. Também seria possível observar quaisquer interações que as moléculas pudessem ter com o grafeno.

Apesar de a ideia ser ótima na teoria, o grafeno é, na verdade, muito difícil de ser criado e manipulado na prática. Os pesquisadores então voltaram suas atenções para seu “primo” próximo muito mais fácil de lidar, o óxido de grafeno.  Este óxido surpreendeu por suas propriedades inéditas, espetacularmente melhores que as do grafeno e extremamente úteis: possui estruturas em forma de anzóis moleculares prontos. Devido a estas estruturas, o óxido de grafeno poderá ser o material de base para a microscopia eletrônica de transmissão futura que viabiliza o estudo de qualquer molécula com oxigênio em sua superfície.

O nome “óxido de grafeno” encobre o fato de que este material é, na verdade, uma combinação de carbono, oxigênio e hidrogênio. Em sua maior parte, ele ainda se assemelha a uma folha fina de uma única camada de átomos de carbono puro, mas também tem “grupos funcionais”, consistindo de hidrogênio combinado com o oxigênio.  Estes grupos funcionais podem se ligar fortemente às moléculas que possuam oxigênios em suas camadas externas, formando amarras ideais para pesquisadores estudarem moléculas por microscopia eletrônica de transmissão.

Este único recurso já seria o suficiente para convencer muitos investigadores a recorrer ao óxido de grafeno como apoio para a análise de uma gama de moléculas, mas os pesquisadores descobriram ainda outra propriedade intrigante destes ganchos: as moléculas anexadas a estas estruturas se movem e giram ao redor delas.

“Sob certas condições, os grupos funcionais não somente fornecem amarras moleculares que prendem a molécula em um ponto exato, mas também permitem que a molécula seja girada nesta posição. Isso abre um leque de novas possibilidades para a análise destas moléculas presas, além de ser um mecanismo útil para a criação de uma ‘maquinaria’ em escala molecular”, argumentou Jeremy Sloan da Universidade de Warwick e membro da equipe do estudo.

Em artigo intitulado “Imaging the Structure, Symmetry, and Surface-Inhibited Rotation of Polyoxometalate Ions on Graphene Oxide” e publicado na revista Nano Letters recentemente, os autores explicam detalhadamente os resultados do estudo.