Nanotecnologia nas calçadas do Cairo

Em sua forma natural pura, o carbono apresenta-se em duas variantes: o diamante e o grafite. Seres de carbono, conhecidos como humanos, inventaram outras estruturas carbônicas: o nanotubo, o fulereno e o grafeno. Este último é basicamente uma rede ou plano bidimensional formado por anéis hexagonais de carbono. Seria possível fazer algo semelhante com apenas cinco carbonos? Cientistas japoneses e chineses acreditam que sim.

A história por trás dessa descoberta parece tão globalizada quanto serendipitosa. Professora da Universidade de Pequim e adjunta da Virginia Commonwealth University (VCU), Quian Wang estava jantando com o marido num restaurante egípcio da capital chinesa. A certa altura, ela reparou na cerâmica que revestia a parede próxima — era um padrão de peças pentagonais, inspirado num esquema encontrado nas ruas do Cairo.

“Eu disse ao meu marido: ‘veja só, esse é um padrão composto apenas por pentágonos’. Depois, tirei uma foto e mandei para um de meus alunos, dizendo: ‘acho que podemos fazer isso. Pode ser estável. Cheque isso cuidadosamente'”, contou Wang ao Phys.org.

A maioria das estruturas carbônicas se baseia em blocos hexagonais. Quando muito, hexágonos intercalados com pentágonos. Mas uma folha feita exclusivamente de pentágonos de carbono? Parecia uma brincadeira, uma pegadinha de professor.

Os alunos e colaboradores da Profa. Wang — espalhados pela Universidade de Pequim e a Academia Chinesa de Ciências; a Universidade Tohoku, no Japão; e a VCU, nos EUA — levaram a sério o desafio. Eles simularam virtualmente a estrutura do chamado penta-grafeno.

Os resultados preliminares, publicados na Proceedings of the National Academy of Sciences, sugerem que o novo material pode ser melhor que o grafeno em certas aplicações. O penta-grafeno parece ser mecanicamente estável e bastante resistente, podendo suportar temperaturas de até 1000 Kelvin.

Outra característica pode ser importante para a nantecnologia: “Quando você pega o grafeno e o enrola, você forma o que é chamado de nanotubo de carbono, que pode ser metálico ou semicondutor”, explicou Puru Jena, professor do Departamento de Física da VCU. “Ao ser enrolado, o penta-grafeno também forma um nanotubo, só que é sempre semicondutor”. Assim, o novo material pode ser útil nas áreas de eletrônica e biomedicina.

No entanto, o prof. Jena é o primeiro a lembrar que ainda é cedo para que o penta-grafeno seja o novo queridinho da nanotecnologia. A confirmação de sua existência é apenas teórica. O penta-grafeno ainda não saiu das telas dos computadores para os laboratórios do mundo real. Falta descobrir como montar essa nano-calçada cairota. É um pequeno detalhe…

Referência

S. ZHANG, J. ZHOU, Q. WANG, X. CHEN, Y. KAWAZO e P. JENA. Penta-graphene: a new carbon allotrope [Penta-grafeno: um novo alótropo carbônico]. Proceedings of the National Academy of Sciences. Published online before print February 2, 2015, doi: 10.1073/pnas.1416591112