{"id":12252,"date":"2015-07-08T15:28:49","date_gmt":"2015-07-08T15:28:49","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=12252"},"modified":"2022-01-21T16:53:32","modified_gmt":"2022-01-21T19:53:32","slug":"pesquisadores-produzem-diamantes-nanoestruturados-irradiando-grafite-com-laser-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/pesquisadores-produzem-diamantes-nanoestruturados-irradiando-grafite-com-laser-2\/","title":{"rendered":"Pesquisadores produzem diamantes nanoestruturados irradiando grafite com laser"},"content":{"rendered":"

Ag\u00eancia Fapesp<\/a>, 8 de julho de 2015<\/p>\n

\"O<\/a>

O laser utilizado emitia, em intervalos extremamente curtos, pulsos muito energ\u00e9ticos, concentrados em \u00e1rea reduzida ( foto: LNLS)<\/p><\/div>\n

Jos\u00e9 Tadeu Arantes | Ag\u00eancia FAPESP<\/b> \u2013 A forma\u00e7\u00e3o de diamantes na natureza depende, essencialmente, da presen\u00e7a de carbono em condi\u00e7\u00f5es de alta press\u00e3o (da ordem de 15 gigapascal, que \u00e9 um pouco mais do que 148 mil atmosferas) e alta temperatura (da ordem de 2.500 graus Celsius).<\/p>\n

Essas condi\u00e7\u00f5es, presentes no interior da Terra, podem ser obtidas tamb\u00e9m em laborat\u00f3rio. Uma forma bem conhecida para sintetizar diamante \u00e9 pressionar certa quantidade de grafite (gerando alta press\u00e3o) e fazer passar por ela uma corrente el\u00e9trica (gerando alta temperatura). Os \u00e1tomos de carbono de grafite s\u00e3o ent\u00e3o rearranjados em uma diferente estrutura cristalina, constituindo o diamante convencional.<\/p>\n

Outra forma de diamante, composta por nanocristais, j\u00e1 foi produzida em laborat\u00f3rio, tamb\u00e9m em condi\u00e7\u00f5es de press\u00e3o e temperatura elevadas. Apesar de altamente desejada, devido \u00e0 dureza e \u00e0 resist\u00eancia ainda maiores do que as dos diamantes naturais, sua produ\u00e7\u00e3o envolveu um processo custoso, por conta dos equipamentos necess\u00e1rios.<\/p>\n

Uma alternativa vi\u00e1vel foi obtida por pesquisadores brasileiros. Neste caso, os mesmos patamares de press\u00e3o e temperatura foram alcan\u00e7ados mediante uma onda de choque gerada por laser de pulsos ultracurtos. Artigo descrevendo o experimento acaba de ser publicado no boletim on-line Scientific Reports<\/i>, do grupo Nature<\/i>: \u201cSynthesis of diamond-like phase from graphite by ultrafast laser driven dynamical compression<\/b><\/a>\u201d.<\/p>\n

\u201cAl\u00e9m de gerar pulsos muito energ\u00e9ticos, o laser utilizado os emitia em intervalos extremamente curtos [de 25 femtossegundos, isto \u00e9, 25\u00d710-15<\/sup> segundos] e os concentrava em uma \u00e1rea extremamente reduzida [com raio de 65 micr\u00f4metros, isto \u00e9, de 65\u00d710-6<\/sup>metros]. Todos esses fatores convergiram para que pud\u00e9ssemos alcan\u00e7ar os patamares necess\u00e1rios de press\u00e3o e temperatura da onda de choque\u201d, disse \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP o f\u00edsico Narcizo Marques de Souza Neto<\/b><\/a>, pesquisador no Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS) e idealizador do experimento, no contexto de projetos apoiados pela FAPESP.<\/p>\n

\u201cConseguimos um nanomaterial final altamente desej\u00e1vel para v\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es [como potencial participante em componentes eletr\u00f4nicos, em revestimento de pr\u00f3teses articulares, em marcadores celulares, em vetores de f\u00e1rmacos etc.] com recursos relativamente modestos\u201d, sintetizou o f\u00edsico Francisco Carlos Barbosa Maia<\/b><\/a>, p\u00f3s-doutorando no LNLS e principal autor do trabalho.<\/p>\n

T\u00e9cnica D-Scan<\/b><\/p>\n

O trabalho tamb\u00e9m se destacou por sua simplicidade. A grafite empregada estava na fase policristalina, a mais comum, em vez da forma altamente ordenada e bastante cara conhecida como HOPG, que \u00e9 usada em outros estudos. O laser utilizado, apesar de produzir pulsos ultracurtos com alta pot\u00eancia, tamb\u00e9m \u00e9 acess\u00edvel a laborat\u00f3rios de m\u00e9dio porte, no pa\u00eds e no exterior.<\/p>\n

\u201cO procedimento foi movimentar o bloco de grafite na frente do feixe de laser focalizado [ver a foto], de modo que v\u00e1rios pulsos do laser se sobrepusessem em cada posi\u00e7\u00e3o da grafite, de forma quantificada por uma t\u00e9cnica desenvolvida por n\u00f3s, chamada D-Scan\u201d, afirmou Ricardo Elgul Samad<\/b><\/a>, pesquisador do Instituto de Pesquisas Energ\u00e9ticas e Nucleares (Ipen) e especialista em lasers de pulsos ultracurtos de alta intensidade, tamb\u00e9m participante de projetos apoiados pela FAPESP.<\/p>\n

Como resultado da irradia\u00e7\u00e3o, foram formados v\u00e1rios cristais, na escala de 50 micr\u00f4metros. E, nesse conjunto, cristalitos nanom\u00e9tricos de um al\u00f3tropo de carbono semelhante ao diamante.<\/p>\n

Os cristais microm\u00e9tricos foram estudados por meio de microespectroscopia Raman (RM), microscopia eletr\u00f4nica de varredura (SEM) e microscopia eletr\u00f4nica de transmiss\u00e3o de alta resolu\u00e7\u00e3o (HRTEM). \u201cAl\u00e9m dos cristalitos nanom\u00e9tricos de tipo diamante, constatamos a presen\u00e7a de outra not\u00e1vel forma\u00e7\u00e3o de carbono, na qual os \u00e1tomos aparecem arranjados em uma estrutura semelhante \u00e0 da cebola\u201d, informou o pesquisador Jefferson Bettini<\/b><\/a>, do Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano), especialista em microscopia.<\/p>\n

Com base nessa descoberta, os pesquisadores propuseram um mecanismo para a transforma\u00e7\u00e3o de grafite no al\u00f3tropo semelhante ao diamante. Trata-se de uma via indireta que depende da morfologia do material inicial, dos eventos termodin\u00e2micos espec\u00edficos produzidos pelos pulsos ultracurtos de laser e da forma\u00e7\u00e3o de catalisadores naturais, como as estruturas semelhantes \u00e0 cebola e gr\u00e2nulos de grafite de tamanho nanom\u00e9trico.<\/p>\n

Nova fonte de luz s\u00edncrotron<\/b><\/p>\n

Por interessante que tenha sido o resultado, os pesquisadores o consideram apenas um primeiro passo rumo a realiza\u00e7\u00f5es ainda mais ousadas. \u201cQuando iniciarmos, em 2018, a opera\u00e7\u00e3o da nova fonte de luz s\u00edncrotron, Sirius, teremos condi\u00e7\u00f5es de alcan\u00e7ar, em experimentos de ondas de choque, press\u00f5es e temperaturas mais altas do que 1 terapascal (equivalente a 10 milh\u00f5es de atmosferas) e 50 mil graus Celsius\u201d, enfatizou Souza Neto.<\/p>\n

A atual fonte de luz s\u00edncrotron do LNLS \u00e9 de segunda gera\u00e7\u00e3o. O Sirius, que, segundo o cronograma, emitir\u00e1 seu primeiro feixe de luz em 2018, dever\u00e1 ser, juntamente com o Max 4, em constru\u00e7\u00e3o na Su\u00e9cia, uma das primeiras fontes de luz s\u00edncrotron de quarta gera\u00e7\u00e3o no mundo. Numerosos experimentos hoje imposs\u00edveis de serem feitos no pa\u00eds poder\u00e3o ser realizados com o Sirius<\/b><\/a>.<\/p>\n

Segundo Souza Neto, o atual experimento foi idealizado como uma prova de conceito da gera\u00e7\u00e3o de onda de choque por meio de um laser ultracurto de alta intensidade, com vista a futuros desdobramentos por meio do Sirius. \u201cA s\u00edntese e o estudo de novas fases da mat\u00e9ria em alt\u00edssimas press\u00f5es e temperaturas podem levar \u00e0 descoberta de materiais com propriedades extraordin\u00e1rias para aplica\u00e7\u00e3o cotidiana\u201d, afirmou.<\/p>\n

\u201cNesse sentido, lasers s\u00e3o instrumentos fundamentais para atingir condi\u00e7\u00f5es extremas, possibilitando alcan\u00e7ar campos eletromagn\u00e9ticos, press\u00f5es e temperaturas nunca antes acess\u00edveis ao homem\u201d, complementou Nilson Dias Vieira Junior<\/b><\/a>, pesquisador do Ipen.<\/p>\n

Assinaram o artigo publicado por Scientific Reports<\/i> os pesquisadores Francisco Carlos Barbosa Maia (LNLS), Ricardo Elgul Samad (Ipen), Jefferson Bettini (LNNano), Raul de Oliveira Freitas<\/b><\/a> (LNLS), Nilson Dias Vieira Junior (Ipen) e Narcizo Marques de Souza Neto (LNLS). Mais um fato positivo a destacar na realiza\u00e7\u00e3o do experimento foi a sinergia entre as tr\u00eas institui\u00e7\u00f5es envolvidas.<\/p>\n

O LNLS e o LNNano s\u00e3o dois laborat\u00f3rios nacionais \u2013 abertos a pesquisadores de todo o pa\u00eds e do exterior\u00a0\u2013\u00a0instalados no mesmo campus, no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, S\u00e3o Paulo. O Ipen est\u00e1 localizado na Cidade Universit\u00e1ria, em S\u00e3o Paulo.<\/p>\n

Repercuss\u00e3o: <\/strong>Planeta Universit\u00e1rio<\/a>; Al\u00f4 Tatuap\u00e9<\/a>;\u00a0Mundo BIT<\/a>; TG Techno<\/a>; Eletr\u00f4nica BR<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ag\u00eancia Fapesp, 8 de julho de 2015 Jos\u00e9 Tadeu Arantes | Ag\u00eancia FAPESP \u2013 A forma\u00e7\u00e3o de diamantes na natureza depende, essencialmente, da presen\u00e7a de carbono em condi\u00e7\u00f5es de alta…<\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[1163,12,44],"tags":[],"class_list":["post-12252","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-clipping-cnpem","category-clipping-lnls","category-clipping-lnnano","category-1163","category-12","category-44","description-off"],"acf":[],"yoast_head":"\nPesquisadores produzem diamantes nanoestruturados irradiando grafite com laser - CNPEM<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/cnpem.br\/pesquisadores-produzem-diamantes-nanoestruturados-irradiando-grafite-com-laser-2\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"en_US\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Pesquisadores produzem diamantes nanoestruturados irradiando grafite com laser - 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