“No MIT procuramos incessantemente o dispositivo que mude o mundo”

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As suas extraordinárias propriedades valeram ao grafeno o epíteto de “material do futuro”, mesmo que ainda seja necessário descobrir a aplicação que despolete o seu boom definitivo. Trata-se de um desafio enfrentado diariamente pelo Centro de investigação do grafeno e outros materiais bidimensionais do MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), que coordena grande parte das atividades nestes novos materiais e trabalha em colaboração com muitas empresas para comercializar o grafeno assim que for possível. O Toyoutome falou com Tomás Palacios, diretor deste centro e professor do Departamento de Engenharia Eletrônica e Ciências da Computação do MIT, para conhecer mais detalhes sobre estas investigações.

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Que qualidades conferem ao grafeno o nome de “material do futuro”?

O grafeno é um material extremo: tem apenas um átomo de espessura, é pelo menos cinco vezes mais resistente do que o melhor aço e é o melhor condutor de eletricidade e de calor. Todas estas propriedades, e outras, tornam-no realmente único. É por isso que numerosos grupos de investigação em todo o mundo procuram incessantemente aplicações idôneas para este material. Algumas são óbvias, como o seu uso em transistores, células solares ou telas planas, mas as melhores aplicações ainda estão por descobrir.

No entanto, é importante destacar que o grafeno não está só. Ainda que tenha sido o primeiro material bidimensional que se conseguiu isolar, estamos a trabalhar com muitos outros de propriedades muito diversas. Por exemplo, o nitreto de boro hexagonal se comporta como um material isolante, enquanto que o disulfuro de molibdênio, com apenas três

átomos de espessura, é o semicondutor mais fino que se conhece.

Algumas vozes dizem que o grafeno mudará por completo a nossa vida. Não será uma afirmação um tanto exagerada?

É muito difícil, possivelmente impossível, prever o futuro. Por exemplo, ainda que as propriedades do silício e outros semicondutores tenham sido conhecidas durante muitos anos, só em 1947, quando os laboratórios Bell fabricaram o primeiro transistor, é que se começaram vislumbrando as extraordinárias possibilidades comerciais destes materiais. E ainda assim, só um par de décadas mais tarde é que foi inventado o primeiro microprocessador. Com o grafeno e outros materiais bidimensionais passa-se algo semelhante. Sabemos que são materiais muito diferentes de qualquer outro que conhecíamos até agora, mas ainda há que descobrir o equivalente do transistor, o dispositivo ou componente que mude o mundo. Nós e outros investigadores em todo o mundo procuramo-lo incessantemente, mas ainda não foi encontrado …

Segundo dados da CambridgeIP, em finais de 2012 foram contabilizadas 7.351 patentes de grafeno e de aplicações relacionadas. Pensando num futuro próximo, em que tipo de projetos ou setores de atividade é mais provável que se materializarem estas patentes?

Num futuro próximo, a primeira aplicação do grafeno será como elétrodo transparente. Existem muitos dispositivos, como as células solares, as televisões planas ou as telas táteis, cujo fabrico requer uma lâmina metálica para introduzir a corrente elétrica, mas que seja transparente para não bloquear a luz. O material utilizado na atualidade é o óxido de índio-estanho, mas o seu preço está aumentando rapidamente devido à escassez de índio. O grafeno, com a sua extraordinária condutividade elétrica e grande transparência, é um substituto ideal. Muitas empresas, como por exemplo a Samsung, estão trabalhando para incorporar o grafeno nos seus próximos produtos. É claro que o grafeno tem muitas outras aplicações.

Quais as éreas de foco da pesquisa do MIT?

No MIT, estamos trabalhando em algumas delas: células solares muito mais eficientes do que as atuais, membranas de grafeno que permitam filtrar e dessalinizar a água, circuitos eletrônicos para aumentar a velocidade da Internet e uma nova geração de baterias com muito mais capacidade.

Um dos âmbitos em que o grafeno parece ter mais potencial é a eletrônica de consumo. Quando poderão ser comercializados os primeiros dispositivos com este material, e que tipo de aparelhos serão exatamente?

Os primeiros dispositivos em que o grafeno será introduzido serão todos os que tiverem telas táteis, já que as suas prestações podem melhorar notavelmente graças à grande condutividade elétrica e baixa absorção luminosa do grafeno.

E quanto mais tarde? Onde é que os resultados da pesquisa atual?

Imediatamente depois, começaremos a utilizar o grafeno em baterias de todo o tipo de dispositivos eletrônicos: desde celulares a computadores portáteis. Já que o grafeno tem apenas um átomo de espessura, a sua superfície em relação ao seu volume e peso é muito elevada. Isso permitirá o fabrico de baterias com muito mais capacidade do que as convencionais. Finalmente, daqui a alguns anos, o grafeno e outros materiais bidimensionais serão utilizados  no fabrico de celulares flexíveis e outros tipos de sistemas eletrônicos como telas de computador transparentes que se possam utilizar em janelas de edifícios.

Até que ponto proporcionará uma nova experiência de usuário a comercialização destes novos dispositivos? Em que sentido será necessário que os fornecedores de conteúdos revejam as suas ofertas atuais?

Sem dúvida alguma, estes novos dispositivos criarão novas oportunidades. Por exemplo, será possível ir ao café ler as últimas notícias (ou publicidade) numa tela transparente e flexível fabricada na chávena de café. Ao mesmo tempo, olhando para a janela, a temperatura exterior e a previsão meteorológica surgirão diretamente no vidro.

Outra das características do grafeno é que pode proporcionar novas velocidades vertiginosas à Internet. Que tipo de serviços inovadores é que isso possibilitará?

O uso destes novos materiais pode possibilitar uma melhoria significativa da velocidade da Internet. Isso permitirá ter acesso, a partir de qualquer lugar do mundo, a todo o tipo de filmes tridimensionais com uma resolução muito superior à atual, ou a aplicações que usam realidade virtual de grande qualidade.

Que outros materiais se podem combinar com o grafeno para acelerar a chegada de novos produtos e serviços? Será, como alguns dizem, o fim da era do silício?

Como já referi, o grafeno não está só. É o primeiro de uma nova família de materiais bidimensionais com propriedades extraordinárias. No entanto, ainda que estes materiais venham a permitir o desenvolvimento de novas aplicações e serviços, não creio que representem o fim da “era do silício”. O silício também é um material assombroso e beneficiou de grande investimento por parte de empresas de todo o mundo. Sempre existirá, tal como o desenvolvimento do aço não eliminou o uso de tijolos na construção de edifícios. No entanto, estes novos materiais bidimensionais vão transformar a eletrônica, tal como as estruturas de aço transformaram os arranha-céus.

Que barreiras barreiras ainda são necessárias derrubar para o boom definitivo deste material?

Depende da aplicação. Não é a mesma coisa utilizar o grafeno como um elétrodo transparente em células solares ou nos transistores de um microprocessador. Em todo o caso, uma das áreas que necessita de maior trabalho é a melhoria da qualidade do grafeno que podemos sintetizar de forma artificial. Por outro lado, é necessário descobrir novos dispositivos que utilizem as propriedades únicas do grafeno. É relativamente simples utilizá-lo em aplicações já existentes, mas o mais difícil é inventar aplicações completamente novas que sejam possíveis unicamente graças ao grafeno.

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