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Estado de Minas NANOCIÊNCIA

Conheça pesquisa da UFMG que foi capa da revista mais prestigiada do mundo

Pesquisadores criaram nanoscópio que enxerga cristais de grafeno, partículas um bilhão de vezes mais finas que um fio de cabelo. Produto único será exportado


28/02/2021 15:17 - atualizado 01/03/2021 13:07

Alexandre Guzanshe/EM/DA PRESS(foto: Os professores Luiz Gustavo Cançado e Ado Jorio, Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) )
Alexandre Guzanshe/EM/DA PRESS (foto: Os professores Luiz Gustavo Cançado e Ado Jorio, Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) )

Pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) desenvolveram estudo a partir de uma partícula em escala nano do grafite, material-chave para os avanços da computação quântica, que foi capa da edição de quarta-feira (17/02) da revista científica Nature, a mais prestigiada do mundo. 
 
O feito se deve ao fato de a UFMG ser um dos primeiros centros de pesquisa brasileiros a estudar os nano materiais. E o que o grafite tem a ver com tudo isso? Um desses nano materiais é o grafeno, uma parte do grafite que só pode ser observado na escala nanométrica. E a ciência de ponta opera na escala do nanômetro, unidade que é um bilhão de vezes menor que o metro. Os cientistas da UFMG, ao empregar essa escala, estudam as pilhas que compõem o grafite, o chamado grafeno. 

"A UFMG foi pioneira na pesquisa com o grafeno. No início da nanociência no mundo, o Departamento de Física e o Departamento de Química da UFMG começaram o movimento de pesquisar nanomaterial. A UFMG foi a gênese da nonociência no Brasil, principalmente no estudo do grafeno", conta o professor do Departamento de Física Luiz Gustavo Cançado. Ele coordena o MGgrafeno, projeto desenvolvido em parceria entre a UFMG, CDTN e Codemge. Isso faz com que a universidade mineira esteja emparelhada com resto do mundo no que há de mais avançado em nanociência.
 
O feito da pesquisa que foi capa da Nature se deve ao fato de a UFMG ser um dos primeiros centros de pesquisa brasileiros a estudar os nano materiais(foto: Alexandre Guzanshe/EM/DA PRESS)
O feito da pesquisa que foi capa da Nature se deve ao fato de a UFMG ser um dos primeiros centros de pesquisa brasileiros a estudar os nano materiais (foto: Alexandre Guzanshe/EM/DA PRESS)
 
 
O grafeno é composto 100% por carbono. "O grafite é um mineral lamelar, formado por planos, como se fosse uma pilha de papel. São planos de átomos empilhados. Se organiza numa rede hexagonal, formada por átomos de carbono. O grafeno é uma folhinha", explica o professor Luiz Gustavo. Para se ter uma ideia da escala, o grafeno é 350 mil vezes mais fino que uma folha de papel.
 
O feito dos pesquisadores consistiu em inventar um equipamento capaz de observar o ângulo de giro entre duas camadas de grafeno. "Esse giro, no inglês, twist, gerou toda uma discussão. É a twistrônica, que seria uma eletrônica baseada neste giro entre camadas. No caso do grafeno, num ângulo mágico, de aproximadamente um grau de giro entre as duas camadas, a de baixo e a de cima", explica o professor.

"A UFMG foi pioneira na pesquisa com o grafeno. No início da nanociência no mundo, o Departamento de Física e o Departamento de Química da UFMG começaram o movimento de pesquisar nanomaterial"

Luiz Gustavo Cançado, professor do Departamento de Física


Ao fazer essa observação do giro, os pesquisadores atestam que o grafeno é um supercondutor, com vantagens. Ele tem duas características: precisa de poucos elétrons e pode trabalhar a altas temperaturas. "O maior problema dos supercondutores é que eles requerem temperaturas muito baixas, -270 graus Celsius. Os super condutores que podem trabalhar a altas temperaturas trabalham a - 140 grau Celsius, temperatura considerada alta para os supercondutores."
 

Supercondutores na computação quântica

Os supercondutores conduzem muita eletrecidade e têm resistência elétrica nula. Por isso, podem ser usados na computação quântica. "Para produção de computadores quânticos, vão precisar de dispositivos de supercondutores. Outra aplicação possível seria a produção de fotodetectores de eficiência muito alta", diz. A fotodetecção é uma tecnologia muito importante, mas tem muita perda. "É importante ter fotodetectores com eficiência bem alta, bem sensíveis. Supercondutores são exelentes candidatos para esse tipo de tecnologia". 

O nanoscópio

O nanoscópio, equipamento usado para a pesquisa, foi criado pelos cientistas da UFMG. "O grande diferencial da pesquisa é que utilizamos espectroscopia óptica", informa. O nanoscópio é muito mais potente que os microscópios óptico. "Quando vamos para a escala nano, um bilhão de vezes menor que o metro, os equipamentos óticos não têm resolução espacial, então fica tudo embaçado. O que fizemos foi enxergar a estrutura cristalina do grafeno girado, utilizando espectroscopia óptica." 
 
Os cientistas conseguiram ver a imagem de estrutura cristalina com luz visível. "Quando viram que enxergamos uma rede cristalina usando luz visível, impressionamos", explica os motivos de a pesquisa ser publicada na capa da Nature.
 
Processo de pesquisa e tecnologia criados pelos cientistas da UFMG tem alto potencial de exportação(foto: Alexandre Guzanshe/EM/DA PRESS)
Processo de pesquisa e tecnologia criados pelos cientistas da UFMG tem alto potencial de exportação (foto: Alexandre Guzanshe/EM/DA PRESS)
Os cientistas desenvolveram o equipamento junto ao Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) e uma ponta metálica nanomêtrica, a parte mais importante dele. O nanoscópio foi patenteado nos EUA, na China e está em vias de patentear na Europa e Japão. "Tecnologia protegida e que ninguém no mundo tem", revela o pesquisador.
 
A invenção deverá ser, em breve, exportada. "Para fazer uma pesquisa que ninguém nunca fez é imprenscindível que se invente a máquina, invente a técnica e fabrique a máquina que ninguém tem. Só assim, a gente consegue fazer experimento que ninguém nunca no mundo fez."
Capa da revista Nature que destacou pesquisa com grafeno desenvolvida pela UFMG(foto: Nature/Reprodução)
Capa da revista Nature que destacou pesquisa com grafeno desenvolvida pela UFMG (foto: Nature/Reprodução)
 
O primeiro protótipo ficará pronto em abril. "Está comprovado que é um equipamento poderoso. Acredito que vamos exportar", diz Luiz Gustavo. Com isso, o Brasil exporta tecnologia, o que é muito bom. "Quando o país compra equipamento científico está comprando algo que pesquisador inventou há décadas e publicou na Nature há décadas", conclui.


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