Provavelmente ninguém estará à espera que lhe diga que o seu próximo computador ou smartphone será produzido recorrendo a bactérias. Contudo, para ser possível dar o salto tecnológico necessário no mundo da tecnologia, os investigadores olham seriamente para os nanomateriais. O grafeno é a escolha mais óbvia, mas há um grande problema neste super material.
Este fantástico material é uma das formas cristalinas do carbono, assim como o diamante. No entanto, mesmo sendo considerado como um material revolucionário, sofre de um grande problema. A resposta ao problema poderá estar nas tais bactérias.
Grafeno, o material tão revolucionário como foi o plástico
O grafeno, um floco de carbono tão fino quanto um único átomo, é um nanomaterial revolucionário devido à sua capacidade de conduzir facilmente eletricidade, bem como a sua extraordinária força mecânica e flexibilidade. No entanto, este padece de um grande obstáculo para ser adaptado às aplicações quotidianas é a produção do material em grande escala, mantendo as suas propriedades surpreendentes.
Segundo o que foi publicado num artigo na revista ChemOpen, Anne S. Meyer, professora associada de biologia na Universidade de Rochester, e os seus colegas da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, descrevem uma forma de superar esta barreira.
Óxido de Grafeno Reduzido (GO)
Os investigadores descrevem no seu método de produção de materiais de grafeno a utilização de uma nova técnica. Assim, o passo “revolucionário” será misturar grafite oxidada com bactérias. Por um lado este é um método mais eficiente de produzir o grafeno, por outro, tem um custo ambiental amigável. Será um processo mais limpo de produzir o grafeno face ao atual, com recurso a químicos.
Portanto, além das vantagens em termos de custos e de impacto ambiental, sugere a criação de tecnologias computacionais inovadoras, assim como avançados equipamentos médicos.
Grafeno produzido com bactérias estará nos PCs e smartphones?
O grafeno é extraído da grafite, material encontrado num lápis comum. Com exatamente um átomo de espessura, o grafeno é o material bidimensional mais fino, contudo, é também mais forte. Cientistas da Universidade de Manchester, no Reino Unido, receberam o Prémio Nobel de Física 2010 pela sua descoberta do grafeno; no entanto, o seu método de usar fita adesiva para fazer o material produziu apenas pequenas quantidades.
Para aplicações reais, precisamos de grandes quantidade. Para 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.
Referiu Anne Meyer.
Anne Meyer, professora de biologia na Universidade de Rochester / Foto: J. Adam Fenster
A fim de produzir maiores quantidades de materiais de grafeno, Meyer e os seus colegas começaram com um frasco de grafite. Eles esfoliaram o grafite – largando as camadas de material – para produzir o óxido de grafeno (GO), que eles então misturaram com a bactéria Shewanella.
Depois, os investigadores deixaram o gobelé de bactérias e materiais precursores repousar durante a noite. Nesta altura, 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 oxigénio presentes. A bactéria remove a maioria dos grupos de oxigénio, o que a transforma num material condutor.
Explicou a professora de biologia e investigadora.
Bactérias tornam o material mais condutor, mais fino e mais estável
Embora o material de grafeno produzido pelas bactérias criado no laboratório de Meyer seja condutor, também é mais fino e mais estável do que o grafeno produzido quimicamente. Além disso, 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 detetam moléculas biológicas e poderiam ser usados para realizar, por exemplo, monitorização de glicose em tempo real para diabéticos.
Da esquerda para a direita, frasco de grafite (Gr), como o que encontraria num lápis comum; frasco de óxido de grafeno (GO), produzido por esfoliação das camadas do material – e misturado com a bactéria Shewanella; frasco do produto resultante – materiais de grafeno (mrGO); e frasco de materiais de grafeno que foram produzidos quimicamente (crGO). Crédito: Universidade de Tecnologia de Delft / Benjamin Lehner
O material de grafeno produzido bacterianamente também poderia ser a base para tintas condutoras. Por sua vez, esta tinta poderia ser usadas para fabricar teclados de computador, placas de circuito ou fios pequenos, mais rápidos e mais eficientes, como aqueles usados para descongelar o parabrisas dos automóveis.
Conforme refere Meyer, a utilização de tintas condutoras é uma “maneira mais fácil e económica de produzir circuitos elétricos, em comparação com as técnicas tradicionais. Tintas condutoras também podem ser usadas para produzir circuitos elétricos em cima de materiais não tradicionais, como tecido ou papel.
Para já, os investigadores conseguiram desenvolver uma técnica de ‘litografia bacteriana’. Assim, com esta técnica é possível criar materiais de grafeno que eram apenas condutores de um lado, o que pode levar ao desenvolvimento de novos e avançados materiais nanocompósitos.