Um estudo recente publicado na ACS Nano pelo laboratório de James Tours na Universidade Rice sugere que Thomas Edison pode ter criado grafeno inadvertidamente usando sua lâmpada de filamento de carbono durante a invenção da lâmpada em 1879. Essa descoberta antecipa as possibilidades históricas do grafeno, um material moderno fundamental, para um período anterior.
O grafeno, um material de carbono com apenas um átomo de espessura, possui alta resistência e transparência, e tem amplas aplicações em áreas como semicondutores. Um tipo de grafeno, chamado "grafeno em camadas desordenado", pode ser preparado aquecendo-se rapidamente materiais à base de carbono a 2000-3000 graus Celsius sob uma voltagem extremamente alta — um método moderno conhecido como "aquecimento Joule instantâneo".
O primeiro autor do artigo, Lucas Eddie, ex-aluno de pós-graduação do laboratório de Tours, se inspirou enquanto pesquisava métodos de baixo custo e em larga escala para a preparação de grafeno. Ele afirmou: "Eu estava pesquisando como produzir grafeno em massa usando materiais baratos e facilmente disponíveis. Explorei vários métodos, desde máquinas de solda a arco mais eficientes do que qualquer coisa que eu já tivesse construído antes, até árvores atingidas por raios, mas nenhum deles funcionou." Então ele pensou: "Eu estava tentando descobrir como encontrar o dispositivo de aquecimento por efeito Joule mais simples e compacto possível, e então me lembrei de que as primeiras lâmpadas geralmente usavam filamentos à base de carbono."
Eddie descobriu que a lâmpada projetada na patente de Edison de 1879 podia atingir temperaturas de aproximadamente 2000 graus Celsius, e seu filamento de carbono era feito de bambu japonês, atendendo aos requisitos experimentais. Ele comprou uma réplica artesanal da lâmpada estilo Edison em uma loja de arte de Nova York e a conectou a uma fonte de alimentação de 110 volts CC de acordo com o projeto histórico, conduzindo o experimento por 20 segundos.
Através de microscopia óptica, o filamento de carbono mudou de cor, de cinza escuro para um "prateado brilhante". Análises adicionais por espectroscopia Raman confirmaram que parte do material do filamento havia se transformado em grafeno em camadas desordenadas. Isso sugere que Edison pode já ter se aproximado do limiar de preparação desse material moderno durante o desenvolvimento de uma lâmpada incandescente prática.
"É incrivelmente empolgante recriar as conquistas de Thomas Edison usando as ferramentas e o conhecimento que temos hoje", disse James Tour, autor correspondente do artigo e professor de química. "A descoberta de que ele poderia produzir grafeno desperta nossa curiosidade sobre o que mais está oculto em experimentos históricos."
Esta pesquisa demonstra o valor de reexaminar experimentos históricos a partir de uma perspectiva científica moderna e fornece um novo ângulo para a compreensão do desenvolvimento da ciência dos materiais.
