Os materiais têm potenciais aplicações importantes em nanoeletrônica, com destaque para a fabricação de telas planas, pois os nanotubos depositados em uma superfície plana e corretamente utilizada permitem emissão eficiente de elétrons para a formação de imagens e poderão vir a substituir os tubos de raios catódicos usados nos monitores convencionais. Nestes, os elétrons são projetados a partir de um cátodo emissor sobre uma tela, ao passo que nas telas planas são gerados na sua parte posterior, ou seja, praticamente na própria superfície. Além da vantagem de um sistema compacto e que utiliza baixa tensão, existe a possibilidade de deposição uniforme do material, de reprodução confiável e barata e do controle da emissão de elétrons.
Alvarez esclarece que já se utilizam nanotubos de carbono para gerar elétrons em equipamentos de raios X. Reconhece que problemas ainda devem ser resolvidos para a viabilidade comercial em telas planas: “Existem questões relacionadas à homogeneidade, durabilidade, densidade de elétrons emitidos, entre outros. Da pesquisa à utilização no mercado, geralmente o tempo é de cinco a dez anos e o emprego não é imediato”. Mas, lembra muitas outras aplicações para os nanotubos, associadas às suas características, como estrutura extremamente resistente à tração, exigindo grandes forças para esticá-los, propriedade mecânica importante na fabricação de fibras ou de produtos com grande resistência.
O professor Alvarez destaca que na verdade o interesse maior do estudo que realiza é o de modificar as propriedades elétricas do material, pois nesse particular abrem-se muitos caminhos: “Usamos uma técnica original que se chama deposição assistida por íons (IBAD, Ion Beam Assisted Deposition), que consiste na deposição, mediante um feixe de íons, do carbono sobre sementes de catalisadores em que os nantubos crescem. Com a utilização de outro feixe de íons, incorporamos o nitrogênio à estrutura. O nosso objetivo é também aumentar o comprimento dos nanotubos, do que podem resultar aplicações muito interessantes”.
Os nanotubos são constituídos de camadas atômicas na forma de folhas de grafite enroladas e nelas são incluídos outros átomos, introduzidos controladamente. O objetivo é controlar a quantidade e a localização do nitrogênio na estrutura. O problema, diz Alvarez, “é o crescimento controlado e da estrutura e a composição do material, influenciados por múltiplas variáveis do processo, e a análise dos resultados, utilizando técnicas de caracterização como microscopia eletrônica, microscopia óptica, propriedades de transporte e o arcabouço possível da física teórica”. O docente destaca a colaboração da professora Maria Cristina dos Santos no projeto de nanoestruturas e de estudantes de pós-graduação nos trabalhos de nanotecnologia.
Motivações – O que teria levado os editores da revista a destacar o trabalho? “Acredito que tenham visto originalidade na técnica, potencialidade do método empregado, resultado interessante e que consideraram que sua divulgação poderia gerar outros desenvolvimentos. O método que empregamos possibilita controle muito apurado dos parâmetros de deposição. Projetamos e construímos aqui todo o equipamento, utilizando naturalmente vários componentes importados, e desenvolvemos e exploramos as potencialidades do sistema”
O pesquisador manifesta uma visão clara e madura da amplitude dos trabalhos desenvolvidos no Brasil em relação aos centros avançados: “Como podemos contribuir, em nossa área de atuação, para o desenvolvimento da ciência? Essa é uma pergunta que me faço toda manhã. É preciso considerar que o desenvolvimento da nanotecnologia é uma continuidade do trabalho desenvolvido na microeletrônica, que por sua vez é uma tecnologia que requer milhões de dólares, como acontece no primeiro mundo. Nesse sentido estamos em desvantagem”. Na opinião do docente, vai ser muito difícil, em curto prazo, desenvolver uma nanotecnologia independente uma vez que o país não tem microeletrônica em nível de desafio, tarefa que requer anos. “Isso me parece muito complicado, diria sem pessimismo, mas com realismo”. Para chegar lá, segundo o pesquisador, o Brasil precisar de uma infra-estrutura consolidada por grandes investimentos e formação de pessoal em todos os níveis. “Não temos essa capacidade instalada, embora isoladamente possuamos equipamentos de primeira linha, principalmente em razão dos investimentos da Fapesp e do CNPq. Contamos com nossas capacidades e talentos individuais e jovens. Provavelmente podemos contribuir em nicho específicos com idéias e trabalhos coerentes, consistentes e na formação de capital humano”.
O professor Fernando Alvarez faz questão de frisar que tem uma associação muito proveitosa com a professora Maria Cristina dos Santos, que possui grande conhecimento da parte teórica “o que nos permitiu fazer o casamento dos resultados experimentais com a teoria, ocorrência bastante rara no Brasil”. Considera que essa interação leva a um diferencial porque se estabelece um processo dinâmico em que os resultados experimentais submetidos ao tratamento teórico possibilitam caminhos de “idas e voltas” constantes em uma interação continua e profícua. Esse trabalho conjunto, que começou há vários anos, deu origem a sínteses interessantes de compostos de carbono e nitrogênio e foi motivo de matéria publicada em janeiro de 2003 na conceituada Physical Review Letters e destaque no portal da Nature Materials.
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