O trabalho "Elastocaloric Effect in Graphene Kirigami" de autoria dos professores da Universidade de Brasília, Luiz A. Ribeiro Junior e Marcelo L. Pereira Junior, em parceria com o professor do IFGW, Alexandre F. Fonseca, foi publicado hoje (27/09/2023) e aceito para formar uma das 5 capas do número 18 do volume 23 da revista Nano Letters (IF = 10.8). O Prof. Luiz Ribeiro acaba de finalizar bolsa de Professor Visitante do CNPq junto ao grupo do Prof. Alexandre.

O efeito elastocalórico (também conhecido como efeito mecanocalórico) consiste na resposta térmica (variação de temperatura) de um corpo sujeito a aplicação de stresses ou strains. Conhecido a bastante tempo, esse efeito tem sido explorado nas últimas décadas em função do potencial para o desenvolvimento de novos refrigeradores sem risco de emissão de gases que causam o efeito estufa.

O presente trabalho consistiu na aplicação de protocolos de simulação computacional de um ciclo termodinâmico completo de um kirigami de grafeno usado como refrigerante sólido. Esses protocolos permitem calcular o efeito e prever a eficiência do refrigerante sólido através do efeito elastocalórico em uma máquina refrigeradora. Eles foram desenvolvidos pelo Alexandre e publicados recentemente em trabalhos que envolveram ex-alunos de IC do IFGW em revistas científicas internacionais (https://doi.org/10.1002/andp.201800502 e https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.165413). Esses protocolos são inéditos na literatura científica, já que outros pesquisadores apenas verificaram o efeito elastocalórico em nanoestruturas usando métodos computacionais, mas nunca estimaram a eficiência dos mesmos.

Embora os resultados para o kirigami de grafeno tenham mostrado uma eficiência relativamente baixa se comparada ao mesmo efeito em nanotubos de carbono, por exemplo, eles mostram que na escala nano, kirigamis de grafeno produzem um efeito bem maior que em sistemas de kirigamis macroscópicos, além de não apresentar regiões com diferentes variações de temperatura (para cima e para baixo) que esses últimos apresentam. Nosso trabalho mostrou que a variação de temperatura no ciclo de refrigeração dos kirigamis de grafeno é de 3,5 K contra 0,4 K em kirigamis macroscópicos. Se o ciclo for de aquecimento (pode-se estudar o efeito em ciclos de máquinas aquecedoras também), a variação de temperatura é ainda maior.

Interessados podem acessar o artigo através deste link: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02260

O Prof. Alexandre procura estudantes interessados em dar continuidade a esses e outros projetos (em todos os níveis) envolvendo cálculos computacionais de propriedades mecânicas e térmicas de nanoestruturas diversas. Interessados escrevam para afonseca"at"ifi"ponto"unicamp"ponto"br.