Aluno do último ano de graduação em Física de Materiais pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp) Campus Bauru e pesquisador de Iniciação Científica do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), Nicolas Ferreira, é o autor principal do artigo “A new multifunctional two-dimensional monolayer based on silicon carbide” publicado na revista científica FlatChem.
A busca crescente por novos materiais bidimensionais possibilitou notáveis descobertas, entre elas a do grafenileno (GP), um derivado do grafeno que possui poros simetricamente distribuídos que oportunizam sua aplicação em catálise, sensores, anodos de baterias e como membrana porosa. Em consequência, análogos inorgânicos do GP à base de BN, ZnO e Si (nitreto de boro, óxido de zinco e silício) foram propostos recentemente e atestados como estruturas promissoras em serviços de energia, revelando, assim, o potencial dessa nova classe de materiais.
A partir disso, a pesquisa publicada apresenta de forma inédita o grafenileno inorgânico à base de carbeto de silício (IGP-SiC), mediante a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), e investiga a sua aplicação como sensor de gases tóxicos, peneira de gases nobres e anodo de baterias.
Os resultados revelam que este novo material pode ser sintetizado por experimentalistas devido a sua boa estabilidade térmica (2100K), além de comprovar sua promissora atuação como anodo de baterias e peneira molecular com base na difusão de metais alcalinos (Li, K, Na) e gases nobres (He, Ne, Ar), respectivamente.
O trabalho também demonstra uma grande mudança das propriedades eletrônicas da monocamada de SiC (carbeto de silício) a partir da dopagem de Fe (ferro), indicando que o IGP-SiC em solução ferromagnética também é atrativo como sensor de gás NO (monóxido de nitrogênio).
“Essas conclusões atestam que o IGP-SiC é um novo material inorgânico 2D que possui grande multifuncionalidade, com novas propriedades a serem descobertas tanto por grupos teóricos como por grupos de cunho experimental”, explica Ferreira que é integrante do Laboratório de Simulação Molecular (LSM) sob a orientação de Julio Ricardo Sambrano, professor da Unesp – Bauru e pesquisador do CDMF.
Durante o estudo, as simulações foram conduzidas com o pacote CRYSTAL17, um software consolidado na química do estado sólido, a partir da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) aplicada a sistemas periódicos. O pesquisador conta que as avaliações dos resultados foram concebidos a partir das propriedades estruturais, térmicas, vibracionais, elásticas e eletrônicas do IGP-SiC, como também do processo de difusão de metais alcalinos e gases nobres pelo poro central da superfície, além da análise da densidade de estados projetada (PDOS) acerca da influência da dopagem de Fe na monocamada de SiC.
Com base nos resultados alcançados, os próximos passos da pesquisa são aprofundar as investigações sobre a aplicação da monocamada de SiC como anodo de baterias de íons-sódio (SIBs) e íons-lítio (LIBs) e ampliar o estudo acerca da influência da dopagem seletiva de Fe na superfície, de modo a avaliar tal sistema com a adsorção de outros gases tóxicos no ambiente.
Também são autores do artigo os pesquisadores Guilherme Fabris, Anderson R. Albuquerque e Julio R. Sambrano.
O artigo pode ser acessado no repositório do CDMF clicando AQUI.
CDMF
O CDMF, sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
