sexta-feira, 11 de junho de 2010

Eletrônica orgânica ganha impulso e parte para cima do silício

Os plásticos condutores de eletricidade já estão incorporados nos mais modernos aparelhos eletrônicos, como o Walkman da Sony e o tocador de música Zune, da Microsoft - ambos possuem telas com OLEDs, LEDs orgânicos (à base de carbono) feitos com materiais poliméricos

Mesclagem de polímeros

Ainda assim, esses materiais orgânicos condutores de eletricidade sofrem de uma deficiência que impede seu uso mais amplo: eles conseguem transmitir apenas cargas positivas, as chamadas lacunas, locais onde os elétrons podem se instalar. Em outras palavras, eles transmitem eletricidade apenas em um sentido.


"Os semicondutores orgânicos desenvolvidos ao longo dos últimos 20 anos têm um inconveniente importante. É difícil fazer os elétrons moverem-se através deles," explica o professor Samson Jenekhe, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos.


Isso exige a mesclagem de polímeros doadores de elétrons com polímeros receptores de elétrons para que os circuitos eletrônicos orgânicos possam funcionar.


Semicondutor orgânico de duas vias

Isto era assim. Agora, o professor Jenekhe e sua equipe resolveram essa deficiência dos plásticos condutores sintetizando uma molécula orgânica que é capaz de transportar tanto elétrons quanto lacunas, dispensando a complicada mesclagem de compostos diferentes.




"O que nós demonstramos em nosso artigo é que você não precisa mais usar dois semicondutores orgânicos. Você pode usar um único material para criar os circuitos eletrônicos," diz o pesquisador.



Os pesquisadores utilizaram o novo material para construir um transístor projetado exatamente da mesma forma como são feitos os transistores tradicionais de silício e os testes mostraram que a corrente flui pelo dispositivo nos dois sentidos, com os elétrons e as lacunas movendo-se através dele com grande eficiência.




Melhor transístor orgânico já feito



O transístor representa o componente individual mais eficiente já construído com um semicondutor orgânico. Os elétrons movem-se ao longo do transístor com uma velocidade de cinco a oito vezes maior do que nos componentes orgânicos fabricados até agora.






Circuito eletrônico construído para demonstrar o funcionamento do novo semicondutor orgânico, o mais eficiente já fabricado até hoje. [Imagem: University of Washington


Um circuito, que integra dois ou mais desses transistores, gerou um ganho de tensão de duas e cinco vezes maior do que já havia sido registrado em circuitos poliméricos.
A descoberta deverá impulsionar significativamente o uso da eletrônica orgânica em substituição aos semicondutores inorgânicos tradicionais, como o silício.

quinta-feira, 10 de junho de 2010

Voltaando

Esse post é só pra diizer que o meu blog não morreu, muita coisa aconteceu na minha vida e nem deu tempo pra atualizar ele, mas eu tÔ voltando com ótimas novidades como a eletrônica orgânica
Aguardeeem!



bjs* ( so pra mostrar que mudei o visual)

quinta-feira, 29 de outubro de 2009

Uma homenagem à Diego Cabral

Venho por meio deste post, homenagiar o meu designer técnico Diego Cabral, responsável pela nova cara do meu blog.. Vlw Dieego, continue seempre muudando a vida do meu bloog..


Bjs, da proprietário do Blog Jú!

Como ele foi descoberto?!

Uma história de sorte e sagacidade
 
Colunista conta como foi descoberto o grafeno, material que promete revolucionar a nanoeletrônica.

Das válvulas a vácuo do início do século 20 aos chips atuais, a tecnologia passou dos circuitos eletrônicos nos quais praticamente todos os componentes estavam ao alcance da vista para os circuitos integrados, com milhares de transistores, em escala micrométrica e inacessíveis a olho nu.

A comunidade científica está convencida de que essa tecnologia, baseada no silício, está se esgotando em termos da capacidade de miniaturização. O passo seguinte será a passagem para a nanoeletrônica, em que componentes são construídos em escala nanométrica, mil vezes menores do que os componentes atuais.


  Das válvulas usadas em rádios aos chips comuns em computadores e outros dispositivos, os circuitos eletrônicos passaram por uma grande miniaturização nas últimas décadas. O próximo passo será provavelmente a era do grafeno (fotos: Wikimedia Commons).

Tudo indica que, nessa passagem de escala, quem vai dominar a tecnologia é o carbono, um elemento tão abundante na natureza quanto diverso em termos de propriedades físicas. Sua forma mais comum é o grafite, mas ele também aparece como diamante e até mesmo como material amorfo. Com a descoberta de novas formas de carbono – em especial o fulereno em 1985 e os nanotubos em 1991 –, o interesse pelas suas aplicações tecnológicas cresceu enormemente.

O grafite, material de que vamos tratar aqui, é formado pelo empilhamento de planos atômicos, nos quais os átomos são arranjados em uma estrutura hexagonal similar à de um favo de mel. Desde 1987, esse plano atômico é denominado grafeno. Esse material tinha tudo para não chamar muito a atenção, mas agora se candidata a vedete da nanoeletrônica. Veio para desafiar o silício, destronar os nanotubos e violar teorias consagradas há mais de setenta anos.

Considere o grafeno como se fosse uma folha de papel. Podemos imaginar que essa folha pode ser manipulada para formar uma bola (fulereno) ou um canudo (nanotubo). Se muitas dessas folhas forem empilhadas, teremos o grafite tridimensional. É por isso que os descobridores do grafeno acham-no o máximo. Eles o consideram o elemento básico da família do grafite.

O problema é que ele é bidimensional, e em 1933, uma teoria elaborada por Lev Davidovic Landau (1908-1968), Nobel de Física de 1962, preconizara a inexistência de materiais em duas dimensões. Embora a ideia fosse útil nos estudos teóricos, esse tipo de material seria termodinamicamente instável.

Um processo facilmente imaginado para a obtenção do grafeno seria a clivagem do grafite por intermédio de procedimentos químicos como a introdução de compostos nos espaços entre os planos atômicos. No entanto, os resultados obtidos com diferentes procedimentos nas últimas décadas foram insatisfatórios.
 
 
   





O grafite, cuja estrutura em escala atômica é representada no detalhe no canto inferior esquerdo, é formado pelo empilhamento de planos nos quais os átomos são arranjados em uma estrutura hexagonal similar a favos de mel (imagens: Wikimedia Commons).


  O pulo do gato e o golpe de sorte

Sem qualquer preocupação com esse tipo de problema, Andre Geim e seus colaboradores no Departamento de Física da Universidade de Manchester (Inglaterra) divertiam-se com um daqueles experimentos de “sexta-feira à noite”. Para relaxar, eles costumavam dedicar 10% do tempo para a realização de experimentos extravagantes, sem qualquer compromisso com a qualidade do resultado.

Corria o ano de 2002, e o trabalho sério que eles realizavam tinha a ver com propriedades magnéticas de materiais supercondutores. Decidiram investigar, no tal tempo livre, o uso do grafite como material em dispositivos eletrônicos, algo que ninguém havia tentado. Eles teriam que preparar um filme fino de grafite, mas não tinham idéia de como fazê-lo.

Por coincidência, eles tomaram conhecimento de um procedimento muito usado para limpar superfícies de grafite para análise em microscópio de tunelamento. A limpeza era simplesmente feita com fitas adesivas. Era o famoso “método da fita Scotch”. Gruda-se a fita na superfície e puxa-se. Repetindo-se a operação várias vezes, o resultado é uma superfície limpinha.

O pulo do gato foi usar esse método: o que fica na fita deve ser um filme fino de grafite. O golpe de sorte veio em seguida. O grafeno é um material muito difícil de ser observado. Só pode ser visto se depositado em determinado substrato. Geim e seus colaboradores não sabiam que a fita continha o grafeno, nem que ele só podia ser visto se depositado em silício oxidado, o tal substrato. Ocorre que o único material que eles tinham no laboratório para depositar o “filme de grafite” era justamente silício oxidado! E foi assim que, entre 2002 e 2003, o grafeno foi isolado e observado pela primeira vez. 



Propriedades peculiares


Podemos apelar para uma metáfora para explicar as propriedades elétricas do grafeno. Veja a figura ao lado. Trata-se da fotografia noturna de uma autoestrada. Os traços brancos representam os carros movimentando-se no sentido para fora da imagem, enquanto os traços vermelhos representam os carros movimentando-se no sentido contrário. Entre as duas pistas de rolamento há um espaço onde os carros não podem transitar, de modo que os carros que se movimentam num sentido não podem ir para pista do sentido contrário.

Nos materiais semicondutores, há um fenômeno parecido: a condução elétrica pode vir do movimento de elétrons livres num sentido ou de lacunas no sentido contrário. Não se preocupe se você não entende o que seja uma lacuna; é um conceito complexo, mas é suficiente ter em mente que essa entidade se comporta como uma partícula positiva. É por isso que ela se movimenta no sentido contrário ao do elétron.

Vamos adiante com a metáfora. Nos semicondutores, elétrons e lacunas movimentam-se em “pistas” diferentes, denominadas banda de condução (para os elétrons) e de valência (para as lacunas). Também na “autoestrada” atômica há um espaço entre as pistas para impedir a passagem de elétrons e lacunas de um lado para o outro. Esse espaço é conhecido como “banda proibida”.

Todos os materiais têm elétrons na banda de valência, mas só os condutores têm elétrons livres em ambas as bandas – por isso são condutores. Normalmente os semicondutores não têm elétrons livres na banda de condução, mas, dependendo das condições físicas (temperatura, campo elétrico externo etc.), elétrons na banda de valência podem saltar para a banda de condução e produzir corrente elétrica nos semicondutores. Uma das principais características de um semicondutor, determinante para sua facilidade de conduzir eletricidade, é a largura da banda proibida. Um dos processos tecnológicos mais importantes refere-se à manipulação dos materiais para alterar essa largura.

O que diferencia o grafeno de todos os materiais descobertos até o momento é que ele tanto pode ser considerado semicondutor como condutor. Mas por quê? Pelo fato de, em alguns pontos, a banda proibida ter largura nula. Ou seja, a banda de condução tangencia a de valência.

Além dessa propriedade única, no grafeno os elétrons movimentam-se com velocidades extraordinariamente altas e podem executar movimento balístico ao longo de uma distância muito grande, comparada com os materiais semicondutores usuais, como o silício. O termo movimento balístico refere-se ao movimento que não apresenta desvio em consequência de choques com outros elétrons. São essas propriedades que fazem do grafeno um candidato tão promissor para o desenvolvimento de dispositivos nanoeletrônicos.

É claro que a potencialidade para aplicações tecnológicas é um apelo forte, mas é provável que o principal interesse despertado pelo grafeno na comunidade científica tenha sido o fato de que, pela primeira vez, um material possibilitou a conexão entre física da matéria condensada, física de partículas e eletrodinâmica quântica. É uma história fascinante, mas longa demais para ser contada aqui.

 Os carros que se movem nos dois sentidos opostos de uma autoestrada e o espaço que separa as duas pistas são uma boa metáfora para explicar a condução elétrica nos materiais semicondutores (foto: Žan Kafol).
 
No balcão da loja
 
Mas, afinal, já temos algum produto comercial feito com grafeno? Calma, ainda não. Na opinião de Andre Geim, o descobridor desse material, microprocessadores de grafeno só deverão aparecer daqui a vinte anos. No entanto, existem muitas possibilidades de sua utilização em produtos comerciais.

Telas para TV a plasma, sensores para gases, células fotovoltaicas, baterias e células para armazenamento de hidrogênio são alguns dos artefatos que poderão ser fabricados com grafeno dentro de pouco tempo. Grandes corporações como HP, IBM e Intel já estão orientando suas atividades e financiando projetos de pesquisa para a fabricação de transistores à base do novo material.

Uma grande vantagem do grafeno em relação a seus “irmãos”, os nanotubos, é que ele pode ser manipulado com a mesma tecnologia atualmente utilizada para o silício. No final de 2008 a IBM anunciou a construção de um transistor de grafeno que opera na freqüência de 26 gigahertz, uma façanha extraordinária. Eles acreditam que poderão chegar à escala do terahertz. É o caminho para processadores com velocidades inimagináveis. 

Carlos Alberto dos Santos
Colunista da CH On-line
Professor aposentado pelo Instituto de Física
da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
27/02/2009 

Fonte:
www.cienciahoje.uol.com.br
 

 

segunda-feira, 26 de outubro de 2009

Paixão ♥

Eu não poderia deixar passar uma oportunidade (bem atrasada) de falar do que me fez apaixonar pela química.

O Grafeno  ... ♥

Primeiramente o que é o grafeno?

O grafeno é um nanomaterial descoberto em 2004 que consiste em uma folha bidimensional de átomos de carbono de apenas um único átomo de espessura (uma fatia atômica de grafite). by.: http://www.arsphysica.wordpress.com/

Porque ele é tão especiial para mim?

Material mais forte do mundo

"Nossa pesquisa coloca o grafeno como o material mais forte já medido, cerca de 200 vezes mais forte do que o aço estrutural," diz o pesquisador James Hone. "Seria necessário um elefante, equilibrado sobre a ponta de um lápis, para quebrar uma folha de grafeno [...]"

O que ele pode fazer?

Menor transístor do mundo é criado com grafeno

O transístor é o elemento-chave de toda a eletrônica e da informática. Portanto, construí-lo cada vez menor é uma questão que está na base de todo o esforço de miniaturização empreendido pela indústria, determinando, em última instância, a velocidade de processamento disponível aos usuários.
Mas definir qual é o menor transístor do mundo não é uma tarefa fácil. Já foram demonstrados transistores de uma única molécula e até um transístor de um único átomo.

Cientistas da Universidade de Manchester, na Inglaterra, recentemente utilizaram o grafeno, uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura, com um formato que lembra uma tela de galinheiro, para fabricar o transistor mais fino do mundo, embora os mais puristas possam querer discutir a espessura do átomo de carbono.
Agora, os mesmos pesquisadores utilizaram o mesmo grafeno para fabricar um transístor que, mesmo não sendo o único, certamente estará na categoria de "menor do mundo," pelo menos por um tempo.
O transístor de grafeno mede dez átomos de carbono de comprimento. A espessura é a mesma do grafeno, ou seja, um único átomo. Um átomo de carbono mede 0,1 nanômetro, o que significa que o transístor de grafeno tem 1 nanômetro de comprimento. Os modernos chips possuem transistores de 45 nanômetros.










segunda-feira, 7 de setembro de 2009

Ligações Químicas

Como sabemos, os átomos se ligam a outros para completarem suas camadas de valência. Se você não está lembrando, camada de valência é a última camada da eletrosfera do átomo e ela é considerada completa se possuir oito elétrons (para átomos com mais de uma camada) ou dois elétrons (para átomos com uma única camada). Assim, desde que sua camada não esteja completa, ele irá se ligar a outros átomos para tentar completá-la.

Vamos fazer uma suposição: as pessoas só são felizes se possuirem uma bicicleta. Você não possui a bicicleta e ela custa R$ 100,00, mas você só tem R$ 50,00. Você tem um irmão pequeno, de mais ou menos dois anos, que possui R$ 50,00 e também não tem bicicleta. Para poder adquirir uma bicicleta e ficar feliz, você propõe a ele uma sociedade em que cada um entra com R$ 50,00 e poderão usar a bicicleta.

Proposta aceita, a bicicleta é comprada mas, deixando a hipocrisia de lado, você vai andar na bicicleta e seu irmão não, já que você é muito mais forte do que ele. Ele não conseguirá tomá-la à força, mas certamente passará o resto de sua vida atrás de você pedindo insistentemente: "Posso andar? Posso andar?"

Outra suposição: seu irmão tem a mesma idade e estatura que você. Vocês poderão fazer uma sociedade para comprar a bicicleta, mas você terá que deixá-lo andar de vez em quando - e ele a você - senão vira e mexe alguém levará um soco.

Com os átomos a coisa é mais ou menos parecida. Um átomo com camada de valência incompleta chega perto de outro átomo também incompleto e propõe uma "sociedade eletrônica". Se um deles for muito mais forte que o outro, ele roubará o elétron necessário e não deixará que seu "sócio" o compartilhe. Se essa diferença de força não for tão grande, embora um tente roubar o outro, não conseguirão e serão obrigados a compartilhar o elétron em uma sociedade mais justa.




A força do átomo

A tendência ou força que um átomo tem para capturar elétrons é chamada de eletronegatividade . Assim, entenderemos como forte (neste texto) um átomo que possui grande eletronegatividade e como fraco os de baixa eletronegatividade. O flúor é o mais forte e o frâncio o mais fraco.




Tipos de ligações

Quando um átomo forte (com grande eletronegatividade) se liga a um átomo fraco (com baixa eletronegatividade), há transferência definitiva de elétron do mais fraco para o mais forte. Se tirarmos um elétron de um átomo, ele deixa de ser neutro, pelo desequilíbrio entre seu número de prótons e de elétrons. Quando um átomo perde elétron, ele fica com mais prótons do que elétrons, e sua carga passa a ser positiva. Se o átomo ganhar elétrons, também haverá um desequilíbrio de cargas e, como ele terá mais elétrons do que prótons, ele será eletricamente negativo. Um átomo que deixa de ser eletricamente neutro, se tornando positivo ou negativo, passa a ser chamado de íon.



reprodução




reproduçãoSe aproximarmos dois átomos de forte eletronegatividade, um não terá força para capturar o elétron do outro permanentemente. Ele catura o elétron mas o outro consegue capturá-lo de volta e, além de retomá-lo, captura um elétron do outro. Esse jogo fica se repetindo fazendo com que o par de elétrons (um de cada átomo) fique orbitando pelos dois átomos. É importante perceber que nesse caso não há formação de íons. Esse tipo de ligação, onde não há transferência definitiva de elétrons, e sim compartilhamento do par, é designadaligação covalente.








Quem é forte e quem é fraco?
Consideraremos fortes os não-metais e fracos os metais. Localizando na tabela periódica:









Exemplificando
O2 (oxigênio molecular) - não-metal com não metal = Ligação Covalente
CO2 (dióxido de carbono) - não-metal com não-metal = Ligação Covalente
H2O (água) - não-metal com não-metal = Ligação Covalente
CH4 (metano) - não-metal com não-metal = Ligação Covalente

Al2O3 (óxido de alumínio) - metal com não-metal = Ligação Iônica
NaCl (cloreto de sódio) - metal com não-metal = Ligação Iônica
PbI (iodeto de chumbo) - metal com não-metal = Ligação Iônica
FeS (sulfeto de ferro) - metal com não-metal = Ligação Iônica




Existem outros tipo de ligação?


Sim. Existem também ligações metálicas e ainda um tipo especial de ligação covalente, chamada ligação covalente coordenada, mas trataremos de cada uma delas em separado, em outros textos.

Resumindo...
Metais com Não-Metais = Ligação Iônica.
Não-Metais com Não-Metais = Ligação Covalente.

Ligação Iônica = Transferência definitiva de elétrons, formação de íons.
Ligação Covalente = Compartilhamento do par de elétrons em órbita comum.
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ELETROPOSITIVIDADE ou CARÁTER METÁLICO

Eletropositividade é a capacidade de um átomo perder elétrons, originando cátions.

Os metais apresentam elevadas eletropositividades, pois uma de suas características é a grande capacidade de perder elétrons. Entre o tamanho do átomo e sua eletropositividade, há uma relação genérica, uma vez que quanto maior o tamanho do átomo, menor a atração núcleo-elétron e, portanto, maior a sua facilidade em perder elétrons. Também não está definida para os gases nobres.