A fim de criar computadores novos e mais eficientes, dispositivos médicos e outras tecnologias avançadas, os pesquisadores estão se voltando para nanomateriais: materiais manipulados na escala de átomos ou moléculas que exibem propriedades únicas.
O grafeno – um floco de carbono tão fino quanto um único átomo posterior – é um nanomaterial revolucionário devido à sua capacidade de conduzir facilmente eletricidade, bem como a sua extraordinária força mecânica e flexibilidade. No entanto, um grande obstáculo ao adotá-lo para aplicações cotidianas é a produção de grafeno em grande escala, mantendo suas propriedades surpreendentes.
Em um artigo publicado na revista ChemOpen, Anne S. Meyer, professora associada de biologia na Universidade de Rochester, e seus colegas da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, descrevem uma maneira de superar essa barreira. Os pesquisadores descrevem seu método para produzir materiais de grafeno usando uma nova técnica: misturar grafite oxidada com bactérias. Seu método é uma maneira mais eficiente em termos de custo, economia de tempo e ambientalmente amigável de produzir materiais de grafeno versus aqueles produzidos quimicamente, e poderia levar à criação de tecnologias de computador inovadoras e equipamentos médicos.
O grafeno é extraído da grafite, o material encontrado em um lápis comum. Com exatamente um átomo de espessura, o grafeno é o material bidimensional mais forte, porém mais forte, conhecido pelos pesquisadores. Cientistas da Universidade de Manchester, no Reino Unido, receberam o Prêmio Nobel de Física 2010 por sua descoberta do grafeno; no entanto, seu método de usar fita adesiva para fazer o grafeno produziu apenas pequenas quantidades do material.
“Para aplicações reais, você precisa de grandes quantidades”, diz Meyer. “Produzir essas quantidades em massa é um desafio e normalmente resulta em grafeno que é mais espesso e menos puro. É aí que entra o nosso trabalho.”
A fim de produzir maiores quantidades de materiais de grafeno, Meyer e seus colegas começaram com um frasco de grafite. Eles esfoliaram o grafite – derramando as camadas de material – para produzir o óxido de grafeno (GO), que eles então misturaram com a bactéria Shewanella. Eles deixam o béquer de bactérias e materiais precursores repousar durante a noite, durante os quais as bactérias reduziram o GO a um material de grafeno.
“O óxido de grafeno é fácil de produzir, mas não é muito condutor devido a todos os grupos de oxigênio nele”, diz Meyer. “A bactéria remove a maioria dos grupos de oxigênio, o que a transforma em um material condutor”.
Embora o material de grafeno produzido por bactérias criado no laboratório de Meyer seja condutor, ele também é mais fino e mais estável do que o grafeno produzido quimicamente. Além disso, ele pode ser armazenado por períodos mais longos, o que o torna adequado para uma variedade de aplicações, incluindo biossensores de transistores de efeito de campo (FET) e tinta condutora. Os biossensores FET são dispositivos que detectam moléculas biológicas e poderiam ser usados ??para realizar, por exemplo, monitoramento de glicose em tempo real para diabéticos.
“Quando moléculas biológicas se ligam ao dispositivo, elas mudam a condutância da superfície, enviando um sinal de que a molécula está presente”, diz Meyer. “Para fazer um bom biossensor FET, você quer um material altamente condutor, mas que também pode ser modificado para se ligar a moléculas específicas.” O óxido de grafeno que foi reduzido é um material ideal porque é leve e muito condutor, mas normalmente retém um pequeno número de grupos de oxigênio que podem ser usados ??para se ligar às moléculas de interesse.
O material de grafeno produzido bacterianamente também poderia ser a base para tintas condutoras, que poderiam, por sua vez, ser usadas para fabricar teclados de computador, placas de circuito ou fios pequenos, mais rápidos e mais eficientes, como aqueles usados ??para descongelar pára-brisas de automóveis. A utilização de tintas condutoras é uma “maneira mais fácil e econômica de produzir circuitos elétricos, em comparação com as técnicas tradicionais”, diz Meyer. Tintas condutoras também podem ser usadas para produzir circuitos elétricos em cima de materiais não tradicionais, como tecido ou papel.
“Nosso material de grafeno produzido bacterianamente levará a uma adequação muito melhor para o desenvolvimento de produtos”, diz Meyer. “Conseguimos até mesmo desenvolver uma técnica de ‘litografia bacteriana’ para criar materiais de grafeno que eram apenas condutores de um lado, o que pode levar ao desenvolvimento de novos e avançados materiais nanocompósitos”.
Publicado em 11/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-future-bacteria.html
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