Tão pequenos quanto uma molécula de DNA. Insignificantes no tamanho, materiais nanométricos têm capacidade de revolucionar o que conhecemos hoje nos campos da saúde, eletrônica e até no universo da construção civil, indústria automobilística, aeroespacial e na exploração de petróleo e gás. Entre os mais relevantes deles está o nanotubo de carbono, material sobre o qual recaiu a maior parte dos estudos relacionados ao tema nos últimos 15 anos. Nesse período, os esforços se concentraram na caracterização e definição das aplicações desses materiais, avanços que se restringiram ao campo das pesquisas acadêmicas, sem que nada concreto chegasse efetivamente ao mercado.
As atividades já começam com duas importantes linhas de atuação. “Vamos fazer cimento com nanotubos de carbono e já temos uma encomenda da Petrobras para aplicação de um polímero chamado de poliuretana com nanotubos de carbono no processo de extração de petróleo em poços profundos”, explica Marcos. Com grande resistência atrelada à flexibilidade, os nanotubos de carbono transmitem suas características para os materiais aos quais são misturados. Benefícios que serão explorados na formulação de um cimento mais resistente para a indústria da construção civil e de uma conexão flexível mais resistente entre os tubos e as plataformas de petróleo.
A expectativa é de que os primeiros resultados do trabalho do Centro de Tecnologia em Nanotubos de Carbono possam ser vistos no mercado em cerca de cinco anos. Esses são os primeiros passos, já que a exploração do material tem uma gama muito extensa. “Fora do Brasil são produzidas mais de 1 mil toneladas de nanotubos de carbono por ano. Principalmente em misturas para garantir maior resistência a outros materiais como plásticos e cerâmicas”, afirma o físico. Já há utilização também na produção de pilhas e baterias, aproveitando a grande capacidade que os nanotubos têm de guardar energia.
TELAS FLEXÍVEIS Recentemente, o Instituto de Tecnologia de Nova Jersey (NJIT – na sigla em inglês) desenvolveu uma bateria flexível com base nesse material que poderá ser empregada em dispositivos eletrônicos com telas flexíveis. Segundo a pesquisadora do Departamento de Física da UFMG Ana Paula Moreira Barboza, gigantes do setor como IBM e HP já estão desenvolvendo protótipos usando esses novos nanomateriais justamente com o intuito de fabricar telas flexíveis de telefones. “Grupos de pesquisa no mundo inteiro estão estudando possibilidades de aplicações que vão desde o lançamento de dispositivos eletrônicos em tamanho miniatura até a utilização dos tubos como carreadores de medicamentos”, observa. Passos que futuramente poderão ser dados aqui mesmo, em Minas Gerais.
Varredura em minutos A academia continua empenhada em melhorar as técnicas de aplicação dos nanomateriais. Tudo para viabilizar a entrada no mercado. É sobre as propriedades desses materiais que Ana Paula Moreira Barboza, pesquisadora do Departamento de Física da UFMG, se debruça. Este ano, foi a vencedora do Grande Prêmio UFMG de Teses na área de Ciências Exatas e da Terra e Engenharias com a tese “Propriedades eletromecânicas de nanoestruturas por microscopia de varredura por sonda”.
No trabalho orientado pelo professor Bernardo Ruegger Almeida Neves e com colaboração dos professores Helio Chacham e Mario Mazzoni, Ana apresentou importantes avanços no processo de caracterização de nanotubos de carbono isolados. Segundo ela, até então as metodologias usadas para definir se um nanotubo tinha caráter metálico ou semicondutor eram complexas e consumiam muito tempo. “Conseguimos essa definição em cinco minutos, enquanto antes levávamos horas”, afirma Ana Paula.
As técnicas mais comuns envolvem a espectroscopia ou um mapeamento prévio da amostra, enquanto a proposta pela pesquisadora parte do uso da microscopia por varredura de sonda (scanning probe microscopy, SPM em inglês). “Como o tubo apresenta dimensões nanométricas, não podemos vê-lo facilmente, o que nos obriga a procurar às cegas em uma amostra típica, tornando o processo muito trabalhoso”, explica. O SPM permite uma avaliação mais rápida e precisa.
O funcionamento do aparelho se assemelha à técnica de leitura dos deficientes visuais, o braile. Por meio de pontas milhares de vezes mais finas que um fio de cabelo, o aparelho tateia o objeto em análise, por menor que ele seja, revelando sua forma e tamanho. A função do SPM vai além, sendo capaz de verificar propriedades específicas dos materiais, como a natureza (metálica ou semicondutora) de um nanotubo, por exemplo. “Essa foi outra grande descoberta. Até então,a microscopia por varredura de sonda era conhecida apenas pela sua capacidade de análise morfológica de materiais em nanoescala", observa Ana Paula.