Grafeno

Grafeno agraciado
Nobel de Física vai para dois cientistas russos que isolaram material de carbono com espessura de um átomo e que pode levar a uma nova geração de aparelhos eletrônicos, além de ajudar a desvendar alguns fenômenos da física quântica.

Por: Fred Furtado

Publicado em 05/10/2010 | Atualizado em 07/10/2010

Grafeno é o nome dado ao material bidimensional formado por átomos de carbono unidos em um plano atômico com a estrutura do grafite (arte: Alexander Alus – CC BY-SA 3.0).
Imagine uma folha formada por uma trama de carbono disposto em hexágonos planos e com um átomo de espessura. Este é o grafeno, material cem vezes mais forte que o aço, praticamente transparente e capaz de conduzir eletricidade e calor mais eficientemente que outros materiais.

Andre Geim (esq.) e Konstantin Novoselov, os dois físicos russos da Universidade de Manchester contemplados com o Nobel de Física de 2010 (fotos: Simion Eugen/CC e Univ. de Manchester).O material valeu o Nobel de Física deste ano para os físicos russos que conseguiram isolá-lo em 2004: Andre Geim e Konstantin Novoselov, ambos da Universidade de Manchester, na Inglaterra.

O isolamento do grafeno tomou a comunidade científica de surpresa, pois não se acreditava que era possível isolar um material tão fino de maneira estável – as folhas se dobrariam, amassariam ou desapareceriam.

Essa finura abriu as portas para uma série de possibilidades, como o estudo de fenômenos quânticos e a criação de novos dispositivos eletrônicos.

“Nos últimos anos, o número de artigos científicos sobre esse tema pulou de cem para mais de cinco mil”, revela o físico Carlos Albertos dos Santos, da Universidade Federal da Integração Latino-Americana (Unila), em Foz do Iguaçu (PR).



Grafite e fita adesiva
O grafeno não é o primeiro material de carbono que se conhece com espessura de um átomo. O fulereno (esfera feita da mesma trama, cuja descoberta rendeu o Nobel de Química de 1996) e o nanotubo de uma camada já haviam sido isolados em 1985 e 1993, respectivamente. No entanto, apesar de conhecido, o grafeno continuava ausente dos laboratórios.

A grafite usada para escrever nada mais é do que três milhões de folhas de grafeno empilhadasNa verdade, obter várias camadas de grafeno não é difícil. A grafite usada para escrever nada mais é do que três milhões de folhas desse material empilhadas.

Ao escrevermos ou desenharmos, a grafite libera pedaços com várias camadas, ou mesmo uma. O desafio era produzir essa folha única, o grafeno, de modo controlado.

Geim e Novoselov conseguiram isso usando fita adesiva para descascar pedaços de grafite. Estes eram então colocados sobre uma base de carbeto de silício, que ajudava a identificar o grafeno. “Este material altera o padrão de difração [espalhamento] da luz oriunda do silício. É assim que os pesquisadores sabem que o grafeno está presente”, explica Santos.


A imagem acima, obtida em um microscópio eletrônico, mostra uma folha de grafeno amarrotada sobre um suporte de silício. O grafeno tem a aparência de seda jogada sobre uma superfície lisa. A lateral da imagem tem 20 mícrons de dimensão (foto: Univ. de Manchester).

Tunelamento e transistores
Devido à sua estrutura, o grafeno permite o estudo de fenômenos como o efeito de tunelamento, no qual uma partícula atômica atravessa uma barreira que normalmente impediria seu movimento. Em determinadas circunstâncias, elétrons viajando pelo grafeno apresentam esse efeito.

Aplicações práticas para o grafeno não faltam, mas por enquanto a maioria só existe na teoriaAplicações práticas para o grafeno não faltam, mas por enquanto a maioria delas só existe na teoria.

Uma das mais estudadas é a criação de transistores com esse material. Eles seriam mais rápidos que os atuais, feitos de silício, e, devido ao seu tamanho, permitiriam a criação de chips de computador menores.

Além disso, a transparência do grafeno, de quase 98%, e sua condutividade o tornam apropriado para a confecção de telas sensíveis ao toque e painéis solares, por exemplo.

Plástico com grafeno adicionado à sua estrutura também conduz eletricidade, bem como se torna mais resistente física e termicamente.



Nobel-Ig-Nobel
Andre Geim se torna o primeiro pesquisador no mundo a acumular tanto um Nobel quanto um Ig Nobel – que, segundo o slogan, premia os trabalhos que “fazem primeiro rir e depois pensar”. Os vencedores deste ano já foram anunciados.

Geim levou a premiação em 2000 com o também físico Michael Berry (entrevistado na CH 195) por experimentos para promover a levitação de rãs.

Descoberta ao acaso durante uma ‘experiência de sexta-feira à noite’A história por trás da pesquisa ganhadora do Nobel também tem sua graça. De acordo com Santos, Geim e Novoselov estudavam originalmente supercondutores.

Durante uma ‘experiência de sexta-feira à noite’ – tempo reservado para testar teorias exóticas – em que queriam saber se era possível usar grafite para dispositivos eletrônicos, descobriram que o método de limpeza do material poderia ser usado para obter grafeno.

“A obtenção do grafeno é uma realização fantástica. Não é à toa que, diferentemente do normal, o espaço de tempo entre a descoberta e a premiação, neste caso, foi de apenas seis anos”, destaca Santos.


As propriedades do grafeno e suas aplicações industriais já foram tratadas pelo colunista da CH On-line em dois artigos: “Uma história de sorte e sagacidade” conta como foi descoberto o grafeno, e “Promessas tecnológicas do grafeno” explica por que o material suscita tanta expectativa entre pesquisadores.


Fred Furtado
Ciência Hoje/RJ

free web advertising Oxford























advertising online Glasgow























free advertising online Gloucester

Stephen Hawking

Stephen Hawking, responsável por contribuições fundamentais ao estudo dos buracos negros, ocupa a cadeira de Isaac Newton como professor de matemática na Universidade de Cambridge, e é considerado o mais brilhante físico teórico desde Albert Einstein.

Sua história é marcada pela superação de limites. Em 1959, com 17 anos de idade, entrou para a University College, em Oxford, onde estudou física, concluindo o curso em 1962. No mesmo ano, Hawking descobriu que possuía esclerose lateral amiotrófica, uma doença degenerativa que enfraquece os músculos do corpo. Mesmo doente, continuou estudando até se tornar Ph.D. em cosmologia pelo Trinity Hall, em Cambridge, Inglaterra (1966). 

Em 1970, Hawking iniciou o trabalho sobre as características dos buracos negros. Como resultado de sua pesquisa, descobriu que buracos negros emitem radiação. Em 1979, assumiu a posição de professor e retornou, durante os anos 1980, a um interesse artigo sobre as origens do Universo e como a mecânica quântica pode afetar o destino.

Em 1985, enfrentou uma pneumonia e passou a necessitar de cuidados constantes. Imobilizado numa cadeira de rodas e se comunicando através de um sintetizador de voz, Hawking dá continuidade à sua ciência. Foi co-autor em muitas publicações, como "300 Years of Gravity" e "The Large Scale Structure of Space-time" e autor de obras consagradas como "Breve História do tempo" (1988), "Buracos Negros, Universos Bebês e Outros Ensaios" (1993) e "O Universo numa Casca de Noz", lançado no Brasil em 2001.

Enquanto procura juntar as pontas entre as teorias da relatividade e da mecânica quântica, o físico inglês afirma que a simbiose entre o orgânico e a máquina acontecerá em breve.

Hawking continua a ensinar e gosta de viajar com sua esposa e seus três filhos. 

Fonte: http://educacao.uol.com.br/biografias/ult1789u381.jhtm

Einstein

Com o desenvolvimento da teoria da relatividade restrita (1905) e da teoria da relatividade geral (1914-1916), Einstein inaugurou uma nova concepção física do mundo com a qual rebateu os alicerces da física clássica, aceitos desde Isaac Newton (1643-1727): os conceitos de espaço e tempo absolutos. A teoria da relatividade relaciona o espaço e o tempo com a gravitação (força da gravidade); estas dimensões surgiram com a matéria e o cosmos e não devem ser entendidas como dimensões absolutas, mas como uma continuidade quadridimensional do espaço-tempo. Todo o movimento deve ser observado em relação a um determinado sistema de referência; disso resulta que o tempo depende da velocidade do movimento relativo. 

Einstein resumiu a teoria da relatividade em sua famosa fórmula matemática E = mc2, na qual "E" é a energia, "m" a massa e "c" é a velocidade da luz. Essas relações entre a massa e a energia, que Einstein calculou teoricamente, foram confirmadas por experiências práticas no âmbito da física atômica. Sua conseqüência mais espetacular consistiu no desenvolvimento das armas atômicas, que Einstein criticou durante toda sua vida. Em 1921, este excelente cientista recebeu o Prêmio Nobel da Física, apesar de não lhe ter sido atribuído por sua teoria da relatividade, mas pela explicação do efeito fotoelétrico por meio da teoria quântica. Este efeito consiste na liberação de elétrons resultante da incidência da luz sobre diversos metais. 

Desse modo, Einstein descobriu que a luz se compõe também de "quanta" e que, em função da amplitude da onda associada, libera maior ou menor número de elétrons; por sua vez, a energia dos elétrons depende da amplitude de onda e da energia dos "quanta". Foi esta a base para uma teoria quântica da radiação, donde se infere que as radiações eletromagnéticas são compostas necessariamente por pequenas porções de matéria — dualidade onda-partícula. Einstein também assumiu sua posição em relação a algumas questões políticas. Sua condição de judeu, pacifista e socialista colocou-o numa situação cada vez mais incômoda na Alemanha, obrigando-o, em 1933, em pleno período nazista, a emigrar para os EUA. 

Em 1939, falou com o presidente norte-americano Franklin Roosevelt acerca da possibilidade de desenvolver armas atômicas, já que acreditava que os cientistas alemães estavam trabalhando na criação da bomba atômica. Deste modo, indiretamente, deu o primeiro passo em direção ao projeto norte-americano "Manhattan", dirigido por Robert Oppenheimer, cujo objetivo era a construção da bomba atômica. Após a Segunda Guerra Mundial, Einstein empenhou-se em advertir contra os perigos ocasionados pela utilização de armamento nuclear.

Fonte: http://www.netsaber.com.br/biografias/ver_biografia_c_318.html

Arnold Sommerfeld

Arnold Sommerfeld

Período:(1868 - 1951)
Nacionalidade: Alemão
Área:Matemática e Física
Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld, nasceu em Konigsberg - Prússia(hoje Kaliningrado, Rússia) a 5 de dezembro de 1868 e faleceu em Munique na Alemanha a 26 de abril de 1951 devido a um ferimento adquirido em acidente de transito. Casou-se dom Johanna Höpfner e teve três filhos e uma filha.


Era filho de Médico, desde pequeno tinha muito interesse nas ciências exatas, embora sai-se bem em todas as disciplinas escolares. Quando terminou os estudos regulares resolveu estudar matemática na universidade de Konigsberg mas paralelamente continuou a se interessar em ciências naturais e filosofia.

Fornou-se doutor em Matemática no ano de 1891, trabalhando como professor de matemática, física e engenharia, desenvolveu trabalhos teóricos sobre lubrificação hidrodinâmica, sobre giroscópio (dispositivo usado para orientação de navios, aviões e espaçonaves,) e a propagação de ondas eletromagnéticas em meios dispersivos.


Entre 1906 e 1931 trabalhou como professor de Física na Universidade de Munique. Onde entrou em contato com a teoria da Relatividade de Albert Einstein.

Teve muitos alunos de destaque nas ciências como por exemplo: Heisenberg, Wolfgang Pauli, Hans Bethe e Peter Debye.


Seu livro: Estrutura atômica e linhas espectrais de 1919 tornou-se um clássico da teoria atômica.


Tornou-se também um dos fundadores da mecânica quântica, tendo sido o codescobridor da lei de quantização de Sommerfeld-Wilson , uma generalização do modelo atômico de Bohr, substituída, mais tarde, pela equação de Schrödinger.


Sua principal contribuição para a evolução do modelo atómico foi a inclusão no modelo de Niels Bohr, os orbitais elípticos e a relatividade restrita, obtendo assim o modelo-Sommerfeld que dividia os níveis em subníveis(regiões menores) o que eliminava a decadência do elétron que ocorria no modelo anterior(Bohr) acrescentando mais dois números quânticos(azimutal e o magnético) além de estabelecer que os orbitais não tinham que se estabelecer num mesmo plano.




Didaticamente colocamos assim: Os elétrons estão na eletrosfera em camadas que estariam subdivididas em regiões menores denominadas subníveis(s,p,d,f...)de energia., não necessariamente circulares,
Fontes de pesquisa:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Arnold_Sommerfeld
http://brasiliavirtual.info
http://www.infopedia.pt
http://www.fisicanet.com.ar/biografias

Niels Bohr

O modelo do físico dinamarquês Niels Bohr tentava dar continuidade ao trabalho feito por Rutherford. Para explicar os erros do modelo anterior, Bohr sugeriu que o átomo possui energia quantizada. Cada elétron só pode ter determinada quantidade de energia, por isso ele é quantizada.


O modelo de Bohr representa os níveis de energia. Cada elétron possui a sua energia. É comparado às orbitas dos planetas do Sistema Solar, onde cada elétron possui a sua própria órbita e com quantidades de energia já determinadas.
As leis da física clássica não se enquadram neste modelo. Quando um elétron salta de um nível menor para um nível mais elevado, ele absorve energia e quando ele retorna para um nível menor, o elétron emite uma radiação em forma de luz.
Bohr organizou os elétrons em camadas ou níveis de energia.
Cada camada possui um nome e deve ter um número máximo de elétron.
Existem sete camadas ou níveis de energia ao redor do núcleo: K, L, M, N, O, P, Q.
Observe a tabela que mostra o nome das camadas, o seu número quântico e o número máximo de elétrons em cada uma destas camadas:

	N° QUÂNTICO	N ° MÁXIMO DE é
K	1	2
L	2	8
M	3	18
N	4	32
O	5	32
P	6	18
Q	7	2