Grafeno branco abre caminho para energia mais limpa e tecnologia de última geração

Materiais Avançados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 24/01/2025

“Grafeno branco” é um bom apelido, mas o nitreto de boro só tem o formato em comum com as folhas monoatômicas de carbono.
[Imagem: University of Surrey]

Nitreto de boro

Materiais bidimensionais, como o grafeno e a molibdenita, tornaram-se famosos rapidamente, mas existem alternativas, algumas das quais tão ou mais promissoras do que essas estrelas da nanotecnologia.

O nitreto de boro hexagonal (hBN), por exemplo, também conhecido como “grafeno branco”, já foi usado para criar sinapses artificiais para computadores neuromórficos e até qubits para computadores quânticos.

Com apenas um átomo de espessura, o hBN é um material ultrafino e super-resiliente que bloqueia correntes elétricas, suporta temperaturas extremas e resiste a danos químicos. Sua versatilidade única o torna um componente inestimável em eletrônica avançada, onde pode proteger microchips delicados e permitir o desenvolvimento de transistores mais rápidos e mais eficientes.

E esse grafeno branco agora teve um novo impulso que o faz abrir uma vantagem considerável em relação aos seus competidores.

“Nossa pesquisa lança luz sobre os processos em escala atômica que governam a formação deste material notável e suas nanoestruturas. Ao entender esses mecanismos, podemos projetar materiais com precisão sem precedentes, otimizando suas propriedades para uma série de tecnologias revolucionárias,” disse o professor Marco Sacchi, da Universidade de Surrey, no Reino Unido.

A possibilidade de fabricar o material sobre metais e de criar poros em nanoescala abrem uma vasta gama de novas aplicações.
[Imagem: Anthony J. R. Payne et al. – 10.1002/smll.202405404]

Aplicações ambientais e de energia

Especificamente, a equipe desvendou o processo de crescimento do hBN e suas nanoestruturas em substratos metálicos, o que leva as aplicações do grafeno branco para além da eletrônica, incluindo soluções de energia mais limpas e técnicas de fabricação mais ecológicas para a indústria química.

Usando a Teoria do Funcional da Densidade, combinada com modelagem microcinética, a equipe mapeou o processo de crescimento do hBN a partir de precursores de borazina, examinando processos moleculares importantes como difusão, decomposição, adsorção e dessorção, polimerização e desidrogenação. Essa abordagem permitiu que eles desenvolvessem um modelo em escala atômica que permite que o material seja cultivado em qualquer temperatura.

Indo um passo além, os pesquisadores também demonstraram a formação de hBN nanoporoso, uma nova versão do material que apresenta vazios estruturados, o que lhe dá novas propriedades e maior versatilidade, como absorção seletiva, catálise avançada e maior funcionalidade.

O hBN é promissor sobretudo em aplicações ambientais, incluindo detecção e filtragem de poluentes, bem como no aprimoramento de sistemas avançados de energia, incluindo armazenamento de hidrogênio e catalisadores eletroquímicos para células de combustível.

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