Borofeno. Como o Grafeno, mas Melhor.

Grafeno Feito de Boro

As ciências dos materiais continuam fazendo novas descobertas, uma delas sendo os materiais 2D. São materiais organizados em uma camada fina de apenas um átomo, daí o apelido. O primeiro foi o grafeno de camada única, que foi produzido com certeza apenas em 2004, embora a ideia e a teoria sobre ele fossem muito mais antigas, e que levariam a seus descobridores a ganhar o Prêmio Nobel de Física de 2010.

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

Fonte: Nature

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

Fonte: Frontiers of Physics

E o potencial do borofeno continua crescendo, à medida que os pesquisadores da Penn State descobrem como melhorar o borofeno e também investigam como ele interage com células vivas.

Novo Borofeno Quiral

Em uma publicação científica intitulada “Indução Quiral em Nanoplacas de Borofeno 2D por Conjugação Estereoseletiva Boro-Enxofre“, os pesquisadores da Penn State se concentraram em uma característica única do borofeno entre os materiais 2D, seu potencial “quiralidade”. Quiralidade é um termo de química que significa que as moléculas têm uma simetria esquerda/direita. Quiralidade é uma característica importante de 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 impartir quiralidade ao borofeno, um feito inédito 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 em uma luva esquerda e uma luva direita. Elas podem se espelhar perfeitamente, mas uma luva esquerda nunca se encaixará na mão direita tão bem quanto se encaixa na mão esquerda.

Pr. Dipanjan Pan

Utilizando Quiralidade na Saúde

Os pesquisadores sintetizaram placas de borofeno, semelhantes à forma como fragmentos de borofeno entrariam no sangue. Eles descobriram que as propriedades quirais das diferentes versões do borofeno interagiam de forma diferente com as membranas das células e entravam nas células de forma diferente.

Isso abre caminho para o projeto de estruturas de borofeno personalizadas para aplicações como o “desenvolvimento de imagens médicas de alta resolução com contraste que poderiam rastrear interações celulares com precisão ou uma entrega de medicamentos mais eficaz com interações materiais-células precisas.”

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

Também pode levar a dispositivos médicos implantáveis mais seguros e eficazes que aproveitem as propriedades únicas do borofeno. Além de ser um material muito leve e forte, o borofeno também permite um controle magnético e eletrônico eficaz.

Portanto, o borofeno também pode ser usado para desenvolver biossensores ou sistemas bio-mecânicos.

Outras Aplicações do Borofeno

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

• Fotônica de computação: notadamente, o borofeno pode ser usado em lasers para aplicações de fotônica.
• Catálise, especialmente para interações envolvendo hidrogênio e oxigênio. Ele também pode ser usado 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 para fazer ânodos de borofeno.
• Energia Avançada, incluindo super-capacitores e supercondutores.

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

Empresas de Borofeno Potenciais

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

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

O CVD é usado para criar camadas ultrafinas de silício, tungstênio, grafeno e até diamantes sintéticos. Portanto, qualquer empresa que já seja líder em equipamentos CVD pode se tornar um beneficiário principal do crescimento da gama de aplicações para grafeno e agora borofeno.

O CVD é parte das ferramentas usadas por muitas empresas de semicondutores que listamos em “Top 10 Semiconductor Equipment Stocks for Manufacturing Support”. Mas algumas empresas estão ligadas à tecnologia CVD mais estreitamente do que outras ativas 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 de chips avançados EUV, antenas 5G, discos rígidos, LIDAR, LEDs, eletrônica de potência para VE, etc.

Fonte: Veeco

A tecnologia da empresa tem como foco principal o mesmo processo CVD usado para a produção de borofeno, ou mais precisamente MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapour Deposition).

Fonte: Veeco

Como líder nesse nicho de segmento da indústria de semicondutores, a Veeco pode ser um bom candidato para apostar na ascensão de mais aplicações CVD decorrentes do uso crescente de grafeno, tungstênio e borofeno, à medida que progredimos na manipulação de matéria ao nível atômico.

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

2. Ulvac (6728.T)

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

Fonte: Ulvac

A empresa também está ativa em outros mercados, notadamente FPD (Flat Panel Display) como telas e TVs. Ela também produz peças em metais de alto desempenho como titânio, tântalo, zircônio, nióbio, etc., bem como equipamentos industriais para uma ampla gama de aplicações (partes de motores 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 demanda crescente por materiais avançados que exigem vácuo, como baterias, chips, painéis solares, ímãs, LED, telas, produtos farmacêuticos avançados, etc.

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

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