Borofeno. Como o Grafeno, mas Melhor.

Grafeno Feito de Boro

Material sciences keep making new discoveries, one of them being 2D materials. They are materials organized into a thin layer of only one atom, hence the moniker. The first one was grafeno de camada única, que só foi produzido com certeza em 2004, although the idea and theory about it were much older, and which would lead to its discoverers winning the 2010 Nobel Prize in physics.

O borofeno, outro material 2D, é ainda mais recente, tendo sido descoberto apenas em 2015. Ele é composto por átomos de boro em vez dos átomos de carbono usados no grafeno. É ainda mais condutor, mais fino, mais leve, mais forte e flexível que o grafeno, apesar de o grafeno frequentemente ser descrito como um material milagroso.

Fonte: Nature

Como é tão novo, ainda sabemos pouco sobre as propriedades reais e o potencial completo do borofeno. É um material ainda mais complexo que o grafeno, com muitas configurações moleculares possíveis enquanto mantém suas propriedades 2D. As estruturas moleculares do borofeno podem ter espaço para aceitar outros tipos de átomos, tornando as configurações potenciais ainda mais numerosas.

Fonte: Frontiers of Physics

E o potencial do borofeno continua a crescer, à medida que pesquisadores da Penn State descobriram como melhorar o borofeno e também investigaram como ele interage com células vivas.

Novo Borofeno Quiral

Em uma publicação científica intitulada “Indução de Quiralidade em Nanoplaquetas 2D de Borofeno através de Conjugação Estereoseletiva Boro–Enxofre”, os pesquisadores da Penn State concentraram-se em uma característica única do borofeno entre os materiais 2D, sua potencial “quiralidade”. Quiralidade é um termo da química que significa que as moléculas têm simetria esquerda/direita. A quiralidade é uma característica importante das moléculas orgânicas, por exemplo, os aminoácidos que são os blocos de construção das proteínas.

Fonte: UC Santa Barbara

Foi por meio da interação com aminoácidos quirais como a cisteína durante o processo de produção que os pesquisadores conseguiram conferir quiralidade ao borofeno, um primeiro mundial para materiais 2D.

Em moléculas, a quiralidade pode fazer com que unidades biológicas ou químicas existam em duas versões que não podem ser perfeitamente combinadas, como uma luva esquerda e direita. Elas podem espelhar-se perfeitamente, mas uma luva esquerda nunca se encaixará na mão direita tão bem quanto se encaixa na mão esquerda.

Pr. Dipanjan Pan

Utilizando a Quiralidade na Saúde

Os pesquisadores sintetizaram plaquetas de borofeno, de forma semelhante a como fragmentos de borofeno entrariam na corrente sanguínea. Eles descobriram que as propriedades quirais das diferentes versões do borofeno interagiam de maneira distinta com as membranas das células e entravam nas células de forma diferente.

Isso abre caminho para projetar estruturas personalizadas de borofeno para aplicações como o “desenvolvimento de imagens médicas de alta resolução com contraste que possa rastrear precisamente as interações celulares ou melhor entrega de medicamentos com interações material-célula pontuais”.

Uma melhor compreensão de como a estrutura do borofeno interage com células vivas também ajudará a esclarecer seu perfil de segurança.

Isso também pode levar a dispositivos médicos implantáveis mais seguros e eficazes que aproveitam as propriedades únicas do borofeno. Não só é um material muito leve e forte, mas o borofeno também permite controle magnético e eletrônico eficaz.

Portanto, o borofeno também poderia ser usado para desenvolver biossensores ou sistemas biomecânicos.

Outras Aplicações do Borofeno

De forma semelhante ao grafeno, o borofeno é um material promissor para muitas aplicações de alta tecnologia. Entre elas estão:

• Computação fotônica computação: notably, o borofeno poderia ser usado em laser para aplicações fotônicas.
• Catálise, especially for interaction involving hidrogênio and oxigênio. It could also be used para armazenar hidrogênio de forma mais eficiente.
• Sensores, especialmente para gases, mas também, como mencionado, bio-imagem como imagem de fluorescência,  imagem fototérmica, e imagem fotoacústica.
• Baterias, incluindo a fabricação de ânodos de borofeno.
• Energia avançada, incluindo ultra-capacitores e supercondutores.

Essas aplicações podem potencialmente se beneficiar do borofeno quiral, e o novo material precisará ser testado separadamente para cada uma.

Empresas Potenciais de Borofeno

Como um material descoberto há menos de uma década, o borofeno ainda está bastante longe da produção em massa e permanece principalmente confinado a laboratórios de ciência dos materiais (e em breve biologia?).

No entanto, a forma como o borofeno foi sintetizado pela primeira vez em 2015, um método chamado “deposição química de vapor” ou CVD, não é uma tecnologia nova. É comumente usado na indústria de semicondutores para produzir circuitos integrados e sistemas fotovoltaicos (painéis solares).

CVD é usado para criar camadas ultra-finas de silício, tungstênio, grafeno e até diamantes sintéticos. Portanto, qualquer empresa que já seja líder em equipamentos de CVD poderia se tornar um grande beneficiário da crescente gama de aplicações para grafeno e agora borofeno.

CVD faz parte das ferramentas usadas por muitas empresas de semicondutores que listamos em “Top 10 Ações de Equipamentos de Semicondutores para Suporte à Fabricação”. Mas algumas empresas estão mais intimamente ligadas à tecnologia CVD do que outras que atuam em diferentes partes do processo de fabricação de semicondutores.

1. Veeco

A Veeco tem sido um grande fornecedor de equipamentos para a indústria de fabricação de semicondutores desde sua fundação em 1945. Suas máquinas são usadas na produção avançada de chips EUV, antenas 5G, discos rígidos, LIDAR, LEDs, eletrônica de potência para veículos elétricos, etc.

Fonte: Veeco

O principal foco tecnológico da empresa é o mesmo processo CVD usado para a produção de borofeno, ou mais precisamente MOCVD (Deposição Química de Vapor Metal-Orgânica).

Fonte: Veeco

Como líder neste segmento de nicho da indústria de semicondutores, a Veeco pode ser um bom candidato para apostar no aumento de aplicações CVD decorrentes do crescente uso de grafeno, tungstênio e borofeno, à medida que progredimos na manipulação da matéria em nível atômico.

Também provavelmente se beneficiará das grandes tendências de digitalização, IA e eletrificação.

2. Ulvac (6728.T)

A empresa japonesa Ulvac é especialista em tecnologia de vácuo, especialmente usada em CVD e aplicações de semicondutores. Isso a torna um fornecedor chave de equipamentos para produtores de chips, LEDs, fotovoltaicos, baterias, etc.

Fonte: Ulvac

A empresa também está ativa em outros mercados, notavelmente FPD (Flat Panel Display) como telas e TVs. Também produz peças em metais de alto desempenho como titânio, tântalo, zircônio, nióbio, etc, bem como equipamentos industriais para uma ampla variedade de aplicações (peças de motor de combustão interna, materiais magnéticos, liofilização ou purificação de produtos farmacêuticos, secagem a vácuo de alimentos).

Fonte: Ulvac Q3 2024

A tecnologia da Ulvac é crucial para o processo CVD, e suas vendas provavelmente se beneficiarão de novas aplicações e da crescente demanda por materiais avançados que requerem vácuo, como baterias, chips, painéis solares, ímãs, LEDs, telas, produtos farmacêuticos avançados, etc.

No entanto, graças à ampla gama de aplicações potenciais, ela é menos dependente da atividade da indústria de semicondutores do que empresas puras de CVD como a Veeco.

Considerando o quão cíclica a atividade empresarial pode ser para fornecedores de equipamentos de fabricação de semicondutores, isso torna a Ulvac um investimento provavelmente menos volátil. Também deve estar menos exposta ao risco crescente de guerras comerciais entre os EUA e a China na indústria de semicondutores.