Nanoestruturas De Carbono

Quim. Nova,

Vol. 36, No. 10, 1533-1539, 2013

*e-mail: [e-mail]

NANOESTRUTURAS DE CARBONO (NANOTUBOS, GRAFENO):

QUO VADIS?

Aldo J. G. Zarbin*

Departamento de Química, Universidade Federal do Paraná, CP 19081, 81531-990 Curitiba – PR, Brasil

Marcela M. Oliveira

Departamento Acadêmico de Química e Biologia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 81280-340 Curitiba – PR, Brasil

Recebido em 16/7/13; aceito em 1/10/13; publicado na web em 24/10/13

CARBON NANOSTRUCTURES (NANOTUBES AND GRAPHENE):

QUO VADIS

? We describe general considerations about the

present and the future standing of carbon nanostructures, mainly carbon nanotubes and graphene. Basic concepts and definitions,

select structure/property relationships, and potential applications are reviewed. The analysis of the global market for these

nanostructures, the commercial products available currently, the role of the chemistry, the main challenges remaining and a brief

view of the field in Brazil are also presented and discussed.

Keywords:

carbon nanotubes;

graphene;

nanoscience and nanotechnology.

INTRODUÇÃO

A última década do século XX foi marcada pela consolidação

e crescimento vertiginoso de uma nova área do conhecimento, que

trouxe no seu bojo a promessa de uma verdadeira revolução cien

-

tífica e tecnológica, derrubando antigos paradigmas, abrindo novos

horizontes e rompendo fronteiras estabelecidas entre disciplinas: a

nanociência e nanotecnologia (N&N). De maneira bastante simpli

-

ficada, o princípio básico que suporta a N&N se baseia no fato de

que propriedades da matéria dependem não só da sua composição e

estrutura, como também de seu tamanho e formato. Abaixo de um

determinado tamanho crítico, sempre na ordem de alguns nanômetros

(daí o termo nanociência e nanotecnologia – a ciência e tecnologia da

matéria em escala nanométrica), as propriedades de um determinado

material se tornam diferenciadas daquelas observadas para o mesmo

material em escala macroscópica. Desta forma, novos materiais, com

propriedades diferenciadas, passaram a ser preparados somente pelo

controle de tamanho e forma de materiais já conhecidos, ampliando

significativamente o leque de oportunidades.

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A N&N se caracteriza

por uma alta multi- e interdisciplinaridade, na qual diferentes espe

-

cialidades naturalmente passaram a sinergicamente compartilhar suas

expertises

: químicos, físicos, engenheiros, biólogos, matemáticos,

médicos, ambientalistas, advogados, dentre outros, possibilitaram a

compreensão de fenômenos e a geração de produtos com aplicações

em potencial em todos os ramos da atividade humana: energia,

agricultura, meio ambiente, bens de consumo, saúde e medicina, ma

-

nufatura, construção civil, transporte, eletrônica, tecnologia da infor

-

mação, cosméticos, têxteis, entretenimento, comunicação, lazer, etc.

Dentre todos os novos(?) materiais oriundos da N&N, talvez

os mais sintomáticos são os conhecidos genericamente como nano

-

materiais de carbono, dos quais os nanotubos de carbono (NTC), e

mais recentemente o grafeno, são os mais representativos. Não deixa

de ser fascinante a constatação de que o elemento químico símbolo

da vida e massivamente associado à ciência química seja o único

constituinte de alguns dos materiais mais intrigantes conhecidos. A

riqueza e diversidade do elemento carbono, tão familiar aos químicos

orgânicos, se manifesta também na química de materiais e na N&N.

A Figura 1 apresenta algumas estruturas alótropas do carbono

atualmente conhecidas. Há não muito tempo atrás, esta figura estaria

limitada às estruturas do grafite e do diamante, muito embora diversas

formas de carbono amorfo (negro de fumo, carvão, carbono vítreo,

etc.) fossem conhecidas, mas estruturalmente pouco compreendidas.

O grafite é um exemplo clássico de sólido com estrutura lamelar, onde

cada átomo de carbono com hibridização sp

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está ligado a outros três

átomos, formando folhas bidimensionais com a aparência de uma col

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meia.

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