Desde que descobertos por Ijima, em 1991, os nanotubos de carbono têm se mostrado cada vez mais fascinantes, quer por sua estrutura, quer por suas propriedades excepcionais.

Um dos modos simples de produzi-los consiste em fazer reagir sobre um substrato aquecido um composto contendo carbono e uma partícula metálica de tamanho nanométrico (Ferro, Níquel, Cobalto), que tem papel de catalisador. Esse método de produção pode ser executado de várias maneiras. Entretanto, os mecanismos de crescimento dos nanotubos vêm sempre intrigando a comunidade científica, e o caminho exato dos átomos de carbono, durante o crescimento, carece ainda de identificação precisa.

No CEA (Comissariado de Energia Atômica), uma equipe do DRECAM (Departamento de Pesquisa do Estado Condensado), França, desenvolveu uma variante original desse método de produção, pulverizando gotículas contendo tolueno (composto carbonado) e ferroceno (composto que fornece as nanopartículas catalíticas). Esse método - rápido e eficaz -, permite fazer com que cresçam nanotubos de carbono multiparedes, perfeitamente alinhados, parecidos com um "tapete que foi escovado". Sua velocidade de crescimento é uma das mais importantes observadas até o momento, sendo que a espessura do "tapete" pode atingir alguns milímetros. A equipe demonstrou que, no início do crescimento, a formação dos nanotubos é regida por um mecanismo de crescimento, batizado como "pela base¹".

Ora, essa observação levanta uma questão: como o crescimento dos nanotubos pode continuar pela base quando um tapete de vários milímetros se formou?

Micrografia SEM (alta magnificação) do interior de um tapete típico de nanotubos de carbono alinhados.

A fim de melhor compreender o percurso dos átomos de carbono, os pesquisadores do CEA realizaram sínteses seqüenciadas, interrompendo o processo de crescimento dos nanotubos e o retomando. Além disso, seguiram o deslocamento dos átomos de carbono, via amostras enriquecidas com carbono 13.

Puderam, assim, evidenciar a formação de um tapete multicamadas², ao longo do qual, para cada seqüência de síntese, o crescimento do tapete de nanotubos sempre se dá sobre o substrato, levantando os tapetes já formados. Demonstraram, assim, que os átomos de carbono se difundem efetivamente através dos carpetes de nanotubos, para reagir sobre as partículas catalíticas, ao nível do substrato.

Enfim, essas sínteses seqüenciadas mostraram igualmente que o crescimento dos nanotubos necessita de alimentação continuada de um composto fornecendo as nanopartículas catalíticas.

Essas conclusões foram publicadas no início de novembro, na revista Nanoletters: "Evidence of sequential lift in growth of aligned multi-walled carbon nanotube multilayers", pelos autores Mathieu Pinault, Vincent Pichot, Hicham Khodja, Pascale Launois, Cécile Reynaud, Martine Mayne-L'Hermite.

¹Em geral, os pesquisadores apontam para dois tipos de mecanismos de crescimento: o mecanismo denominado "pela base" ou o mecanismo chamado "pelo alto". Nos dois casos, é necessário que se inicie a reação com auxílio de uma nanopartícula metálica catalítica. Assim, no caso de um mecanismo de crescimento "pela base", o nanotubo cresce sobre a nanopartícula catalítica que permanece solidária do substrato, enquanto que no caso de um mecanismo de crescimento "pelo alto", o nanotubo cresce sob a nanopartícula catalítica que se dessolidariza do substrato.

²Um tapete "multicamadas" de nanotubos de carbono é, na verdade, uma superposição de tapetes individuais de nanotubos de carbono alinhados, cuja altura depende diretamente da seqüência de síntese.

CEA (www.cea.fr), consultado em 24 de novembro de 2005 (Tradução - MIA).

Nota do Managing Editor: a figura que ilustra esta matéria foi obtida da publicação original Nanoletters, não constando da nota do CEA.

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