Síntesis del Grafeno ahora posible
Fino, estable y conductor de la electricidad – esto hace que el grafeno sea particularmente interesante para la industria electrónica. Pero su producción es extremadamente difícil.
Investigadores de la Freie Universität Berlin, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg y la Universidad de Ulm lograron estabilizar capas individuales de grafito de carbono mediante funcionalización química y visualizar la estructura del grafeno producido por la química húmeda con resolución atómica mediante microscopía de haz electrónico.
Este es un gran paso para la investigación del grafeno porque entender la funcionalización química del grafeno y su síntesis es crucial para hacer que el grafeno esté disponible en alta calidad en el futuro. Actualmente se están realizando grandes esfuerzos para desarrollar nuevos tipos de electrónica más allá del silicio basado en grafeno.
El grafito es una secuencia de capas de grafito individuales formadas por carbono. Los átomos de carbono están dispuestos en grafeno en forma de panal; representan un material bidimensional con excepcionales propiedades electrónicas.
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El desarrollo de la electrónica basada en el grafito se ve impedido por el problema de obtener las grandes cantidades de grafito necesarias para ello, ya que es casi imposible aislar el grafito del grafito intacto. Sin estabilización, las capas individuales de grafeno se volverían a unir para formar grafito o partículas de carbono indefinidas. Como resultado, las propiedades sobresalientes del grafeno se perdieron.
Movimiento reducido debido a la alta fricción
Los científicos han logrado demostrar que el grafito altamente cristalino con una secuencia de capas bien definida es particularmente adecuado para ser convertido en un compuesto en el que las moléculas y los iones se almacenan entre las capas de carbono.
Esto es particularmente fácil si las capas del gráfico también están parcialmente cargadas positivamente. Las simulaciones de dinámica molecular muestran que la secuencia de capas de las capas de grafito junto con su oxidación electrónica reduce drásticamente la fricción de las moléculas entre las capas.
Por el contrario, esto significa que la alta fricción de las moléculas en el material de la capa limita su movilidad y, por lo tanto, el grafito no puede activarse. La activación permite reaccionar las moléculas de agua con el grafito activado en el siguiente paso. Esto une los grupos de alcohol a la superficie del grafeno, haciendo posible separar capas individuales de grafeno y estabilizarlas en agua. Este grafeno polar desprendido podría finalmente transferirse a las superficies y reducirse a grafeno no cargado.
Científicos de la Freie Universität Berlin, la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) y la Universidad de Ulm han avanzado conjuntamente la síntesis química húmeda del grafito a partir del grafito y han dilucidado el mecanismo subyacente. Resolvieron el problema fundamental de eliminar una sola capa de grafeno de un cristal de grafito. El equipo dirigido por el Prof. Dr. Siegfried Eigler de la Freie Universität Berlin logró estabilizar capas individuales de grafito de carbono mediante funcionalización química. El mecanismo fue probado por el grupo liderado por el Prof. Dr. Bernd Meyer de la FAU utilizando simulaciones por computadora. El equipo del Prof. Dr. Ute Kaiser en la Universidad de Ulm logró visualizar la estructura del grafeno producido químicamente en húmedo con resolución atómica mediante microscopía de haz electrónico. Los resultados fueron publicados en la revista Nature Communications. La comprensión de la funcionalización química del grafeno y su síntesis es crucial para que el grafeno de alta calidad esté disponible en el futuro. Actualmente se están realizando grandes esfuerzos para desarrollar nuevos tipos de electrónica más allá del silicio basado en grafeno.
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