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Um fototransistor à base de grafeno e... de clorofila.

Se fosse possível, com sistemas de alto desempenho e baratos, realizar fotossíntese artificial ou produzir hidrogênio utilizando a energia do Sol, isto, com certeza, mudaria o curso da história da humanidade, segundo cenário imaginado por Freeman Dyson, em seu livro O Sol, o genoma e a Internet.

O ideal seria que se chegasse a construir células fotovoltaicas tendo um rendimento comparável ao das plantas. Acontece, de fato, que a clorofila é uma das substâncias mais eficazes para converter a luz em energia elétrica. Mas, infelizmente, apesar de pesquisas intensivas, em vários laboratórios no mundo, os diferentes dispositivos descobertos para fazer fotossíntese artificial estão ainda bem longe de se igualar às plantas.



A clorofila está presente, em alta concentração, nos cloroplastos das células vegetais. Nesta imagem são observadas células com cloroplastos.

Créditos: Wilfredo R. e Rodriguez H., Wikipédia, DP.


Efetivamente, é o que buscam fazer pesquisadores do Institute of Atomic and Molecular Sciences, em Taiwan.


Um fototransistor de clorofila

Antes de imitar a clorofila, os físicos tentaram utilizá-la, interfaciando-a com um dispositivo eletrônico. A idéia é elegante e engenhosa, visto que a clorofila é naturalmente abundante à nossa volta.



Representação de uma estrutura em forma de ninho de abelha (colméia) de uma folhinha de grafeno. O grafite de nossos lápis é um empilhamento de tais estruturas.

Créditos: Jannik Meyer.


Os pesquisadores, deste modo, conseguiram criar uma espécie de fototransistor, do qual podem ser imaginadas diversas aplicações, não só para produzir diretamente energia, mas em fotônica. Para conseguir tal proeza, tiveram a idéia de se servir do grafeno, um material que suscita muitas esperanças. A União Europeia, por outro lado, não se enganou sobre o potencial deste material-milagre, uma vez que decidiu financiar pesquisas sobre o assunto, com um orçamento de um bilhão de euros.

Para fabricar seu fototransistor de clorofila, os pesquisadores, inicialmente, conectaram dois eletrodos de prata a uma folhinha de grafeno. Depois, empregaram um método de deposição, chamado "drop casting". Tratava-se de depositar uma gota de líquido, contendo clorofila, sobre a superfície de uma folhinha de grafeno e deixar que se evaporasse. Obtiveram, então, uma folhinha de grafeno recoberta com uma camada de clorofila.


Grafeno e clorofila: uma combinação elétrica

Os pesquisadores constataram que esta camada tinha uma influência significativa sobre as propriedades da folhinha de grafeno. Quando ele está só e submetido a uma diferença de potencial, não se constata senão a passagem de uma fraca corrente entre os eletrodos, mesmo que se ilumine o dispositivo. Este não é o caso com uma camada de clorofila: quando este pigmento natural é submetido a uma irradiação com uma frequência bem específica, a corrente que passa através da folhinha se torna bem mais intensa. Claramente, os elétrons liberados pela clorofila sob a ação dos fótons da luz reencontram-se na folhinha de grafeno. Segundo os pesquisadores, tem-se mesmo uma razão de um milhão de elétrons para um fóton absorvido pela camada de clorofila.

Tudo isto não é, ainda, senão uma curiosidade de laboratório. Contudo, prova que é possível criar uma simbiose entre moléculas de sistemas orgânicos e dispositivos eletrônicos provenientes da nanotecnologia. Esperamos que esta "pista" de pesquisa leve à concretização dos sonhos de Dyson, porque as predições alarmantes do Clube de Roma (grupo de reflexão de cientistas, fundado em 1968), concernentes ao futuro da humanidade, foram confirmadas em seu relatório de 2012.

Futura Sciences (Tradução - MIA).


Nota do Scientific Editor - O trabalho "Biologically inspired graphene-chlorophyll phototransistors with high gain", que deu origem a esta notícia, é de autoria de Shao-Yu Chen, Yi-Ying Lu, Fu-Yu Shih, Po-Hsun Ho, Yang-Fang Chen, Chun-Wei Chen, Yit-Tsong Chen e Wei-Hua Wang, tendo sido publicado no site http://arxiv.org/abs/1306.3015 (2013).


Assuntos Conexos:

Inventada pilha orgânica que funciona com clorofila.


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