{"id":7403,"date":"2015-04-17T18:30:17","date_gmt":"2015-04-17T21:30:17","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=7403"},"modified":"2015-04-17T18:30:17","modified_gmt":"2015-04-17T21:30:17","slug":"nanofiltro-de-carvo-sanduche-de-grafeno-e-gelo-quadrado","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2015\/04\/nanofiltro-de-carvo-sanduche-de-grafeno-e-gelo-quadrado\/","title":{"rendered":"Nanofiltro de carv\u00e3o: sandu\u00edche de grafeno e gelo quadrado"},"content":{"rendered":"<p align=\"justify\"><a href=\"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/files\/2015\/04\/Ice-square.jpg\" data-rel=\"lightbox-image-0\" data-rl_title=\"\" data-rl_caption=\"\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" style=\"padding-top: 0px;padding-left: 0px;padding-right: 0px;border: 0px\" title=\"\" src=\"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/files\/2015\/04\/Ice-square_thumb.jpg\" alt=\"Ice-square\" width=\"640\" height=\"432\" border=\"0\" \/><\/a><\/p>\n<p align=\"justify\">Nada mais banal que um cubo de gelo, certo? Embora seja tentador cham\u00e1-lo de \u00e1gua quadrada, o termo n\u00e3o seria muito exato em n\u00edvel molecular. Quando congeladas, as mol\u00e9culas de H<sub>2<\/sub>O formam um arranjo cristalino que geralmente n\u00e3o \u00e9 muito regular. No entanto, \u00e9 poss\u00edvel ter gelo com cristais c\u00fabicos: basta amassar uma got\u00edcula de \u00e1gua entre duas placas de grafeno.<!--more--><\/p>\n<p align=\"justify\">A descoberta do \u201cgelo quadrado\u201d revela uma das muitas propriedades not\u00e1veis do queridinho da nanotecnologia, o grafeno. Formado por folhas planas de carbono com espessura de um \u00e1tomo, o grafeno \u00e9 bastante \u00fatil por sua resist\u00eancia e boa condutividade el\u00e9trica. Por mais leve que seja, \u00e9 capaz de exercer imensas press\u00f5es sobre as mol\u00e9culas que acabam ensanduichadas entre dois desses len\u00e7oizinhos carb\u00f4nicos.<\/p>\n<p align=\"justify\">Fen\u00f4menos interessantes acontecem quando o recheio de um wafer de grafeno \u00e9 formado por mol\u00e9culas de \u00e1gua. Em 2012 uma equipe da Universidade de Manchester sob lideran\u00e7a de <a href=\"http:\/\/www.condmat.physics.manchester.ac.uk\/people\/academic\/geim\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Andre Geim<\/a> observou que o vapor de \u00e1gua podia passar com facilidade por uma l\u00e2mina de folhas de \u00f3xido de grafeno.<\/p>\n<p align=\"justify\">O surpreendente \u00e9 que o vapor passava por uma barreira que retinha at\u00e9 o g\u00e1s h\u00e9lio. No ano passado Geim \u2014 um dos ganhadores do Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica de 2010 por suas pesquisas com grafeno \u2014 demonstrou que o mesmo truque acontecia quando quando \u00e1gua l\u00edquida era pressionada entre duas camadas de grefeno.<\/p>\n<p align=\"justify\">Simula\u00e7\u00f5es computacionais indicavam que o que acontecia era a forma\u00e7\u00e3o de gelo quadrado entre as folhas de grafeno. Essas part\u00edculas de gelo se comportavam como um trem: ao empurrar uma ponta, a composi\u00e7\u00e3o inteira passava pelo filtro. Era uma boa simula\u00e7\u00e3o, mas Geim decidiu replic\u00e1-la experimentalmente.<\/p>\n<p align=\"justify\">No experimento, conduzido em temperatura ambiente, os cientistas colocaram um microlitro de \u00e1gua sobre uma folha de grafeno e depois cobriram a \u00e1gua com outro grafeno. \u00c0 medida que a \u00e1gua evaporava lentamente, as placas de grafeno se juntavam at\u00e9 restar um espa\u00e7o de menos de um nan\u00f4metro entre elas. O que restou da \u00e1gua formou bols\u00edculas achatadas no meio do sandu\u00edche. Observa\u00e7\u00f5es feitas com um microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico mostraram que essas bols\u00edculas continham gelo quadrado.<\/p>\n<p align=\"justify\">Mas o que \u00e9, exatamente, o gelo quadrado? Em sua forma comum, a \u00e1gua solidifica-se sob baixas temperaturas, que favorecem a forma\u00e7\u00e3o de estruturas cristalinas \u2014 geralmente s\u00e3o pontes de hidrog\u00eanio em formas tetra\u00e9dricas ou piramidais. No gelo quadrado, cada ponte de hidrog\u00eanio forma um \u00e2ngulo reto entre si, formando camadas horizontais e regulares de H<sub>2<\/sub>O. Nesse caso, os \u00e1tomos de oxig\u00eanio de uma camada est\u00e3o perfeitamente alinhados com os \u00e1tomos de oxig\u00eanio da camada superior ou inferior. Nos pedacinhos de gelo quadrado descritos por Geim <em>et. al.<\/em> em artigo publicado na <em>Nature<\/em>, haviam at\u00e9 tr\u00eas camadas de oxig\u00eanios enfileirados.<\/p>\n<figure style=\"width: 630px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/files\/2015\/04\/squareice.jpg\" data-rel=\"lightbox-image-1\" data-rl_title=\"\" data-rl_caption=\"\"><img decoding=\"async\" style=\"padding-top: 0px;padding-left: 0px;padding-right: 0px;border: 0px\" title=\"\" src=\"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/files\/2015\/04\/squareice_thumb.jpg\" alt=\"squareice\" width=\"630\" height=\"274\" border=\"0\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-caption-text\">A estrutura regular do gelo quadrado (esq.) em compara\u00e7\u00e3o com a organiza\u00e7\u00e3o meio tetra\u00e9drica do gelo comum (dir.)<\/figcaption><\/figure>\n<p align=\"justify\">\n<p align=\"justify\">N\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil botar os oxig\u00eanios na linha desse jeito. Segundo c\u00e1lculos da equipe de Geim, as folhas de grafeno exerceram uma press\u00e3o 10 mil vezes maior que a press\u00e3o atmosf\u00e9rica para achatar a \u00e1gua na forma de gelo quadrado. Tamanha press\u00e3o ocorre porque, ao se aproximarem os \u00e1tomos de carbono das folhas de grafeno, eles passam a distorcer suas nuvens de el\u00e9trons. Isso causa uma atra\u00e7\u00e3o conhecida como for\u00e7a de <a href=\"http:\/\/pt.wikipedia.org\/wiki\/For%C3%A7as_de_Van_der_Waals\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">van der Waals<\/a>.<\/p>\n<p align=\"justify\">N\u00e3o \u00e9 a primeira vez que se encontra gelo quadrado &#8211; quando se juntam apenas oito mol\u00e9culas de H<sub>2<\/sub>O, elas formam uma estrutura c\u00fabica. Mas \u00e9 a primeira vez que se observa coisa parecida com uma quantidade relativamente grande de \u00e1gua. \u00c9 o bastante para confirmar a exist\u00eancia do gelo quadrado \u2014 a 18\u00aa. <a href=\"http:\/\/www1.lsbu.ac.uk\/water\/ice_phases.html\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">fase cristalina da \u00e1gua<\/a> (e voc\u00ea pensando que eram apenas tr\u00eas\u2026).<\/p>\n<p align=\"justify\">Naturalmente, os estudos do gelo quadrado e suas propriedades est\u00e3o s\u00f3 come\u00e7ando. Geim acredita que ele tamb\u00e9m pode se formar no interior de nanotubos. Ainda n\u00e3o se sabe exatamente como tal gelo se comporta, mas tudo indica que ele pode ser uma esp\u00e9cie de lubrificante nos filtros de grafeno, que poderiam ser usados para despolui\u00e7\u00e3o e dessaliniza\u00e7\u00e3o da \u00e1gua.<\/p>\n<p align=\"justify\"><span style=\"font-size: medium\"><strong>Refer\u00eancia<\/strong><\/span><\/p>\n<pre style=\"padding-left: 30px\"><a href=\"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/files\/2012\/07\/rb2_large_gray25.png\" data-rel=\"lightbox-image-2\" data-rl_title=\"\" data-rl_caption=\"\" title=\"\"><img decoding=\"async\" class=\"alignleft size-full wp-image-3123\" src=\"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/files\/2012\/07\/rb2_large_gray25.png\" alt=\"rb2_large_gray25\" width=\"70\" height=\"85\" \/><\/a>G. Algara-Siller, O. Lehtinen, F. C. Wang, R. R. Nair, U. Kaiser, H. A. Wu, A. K. Geim &amp; I. V. Grigorieva. <strong>Square Ice in Graphene Nanocapillaries<\/strong> [<strong>Gelo Quadrado em Nanocapilares de Grafeno<\/strong>]. <em>Nature<\/em> vol. 519, n\u00ba. 7544, pp. 443\u2013445 (26 March 2015) <a href=\"http:\/\/www.nature.com\/nature\/journal\/v519\/n7544\/full\/nature14295.html#videos\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">doi:10.1038\/nature14295<\/a><\/pre>\n<p align=\"justify\">\n<p align=\"justify\">[via <a href=\"http:\/\/www.scientificamerican.com\/article\/new-form-of-ice-forms-in-graphene-sandwich\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><em>Scientific American<\/em><\/a>]<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Nada mais banal que um cubo de gelo, certo? Embora seja tentador cham\u00e1-lo de \u00e1gua quadrada, o termo n\u00e3o seria muito exato em n\u00edvel molecular. Quando congeladas, as mol\u00e9culas de H2O formam um arranjo cristalino que geralmente n\u00e3o \u00e9 muito regular. 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