Solo un poco de jabón ayuda a limpiar el desafiante proceso de preparar nitruro de boro hexagonal bidimensional (hBN).

Los químicos de la Universidad de Rice han encontrado una manera de obtener la máxima cantidad de nanohojas de hBN 2-D de calidad a partir de su forma natural a granel procesándolas con surfactante (también conocido como jabón) y agua. El surfactante rodea y estabiliza las escamas microscópicas, preservando sus propiedades.

Los experimentos del laboratorio del químico de Rice, Angel Martí, identificaron el "punto óptimo" para hacer dispersiones estables de hBN, que se puede procesar en películas antibacterianas muy delgadas que soportan temperaturas de hasta 900 grados Celsius (1, 652 grados Fahrenheit).

La obra dirigida por Martí, la alumna Ashleigh Smith McWilliams y la estudiante de posgrado Cecilia Martínez-Jiménez se detallan en la revista American Chemical Society Nano materiales aplicados por ACS .

"Los materiales de nitruro de boro son interesantes, particularmente porque son extremadamente resistentes al calor, "Dijo Martí." Son tan ligeros como el grafeno y los nanotubos de carbono, pero puedes poner hBN en una llama y no le pasa nada ".

Dijo que el hBN a granel es barato y fácil de obtener, pero procesarlo en bloques de construcción microscópicos ha sido un desafío. "El primer paso es poder exfoliarlos y dispersarlos, pero la investigación sobre cómo hacerlo se ha dispersado, "Dijo Martí." Cuando decidimos marcar un punto de referencia, descubrimos que los procesos que han sido extremadamente útiles para el grafeno y los nanotubos no funcionan tan bien para el nitruro de boro ".

La sonicación de hBN a granel en agua exfolió con éxito el material y lo hizo soluble. "Eso nos sorprendió, porque los nanotubos o el grafeno simplemente flotan en la parte superior, "Dijo Martí." El hBN se dispersó por todas partes, aunque no eran particularmente estables.

"Resultó que los bordes de los cristales de nitruro de boro están hechos de grupos amina y óxido nítrico y ácido bórico, y todos estos grupos son polares (con carga positiva o negativa), ", dijo." Entonces, cuando los exfolies, los bordes están llenos de estos grupos funcionales a los que realmente les gusta el agua. Eso nunca sucede con el grafeno ".

Los experimentos con nueve tensioactivos les ayudaron a encontrar el tipo y la cantidad correctos para evitar que el hBN 2-D se aglutine sin cortar demasiado las escamas individuales durante la sonicación. Los investigadores utilizaron el 1% en peso de cada tensioactivo en agua, añadió 20 miligramos de hBN a granel, luego se agitó y se sonicó la mezcla.

El centrifugado de las soluciones resultantes a velocidades bajas y altas mostró que el mayor rendimiento se obtuvo con el tensioactivo conocido como PF88 bajo centrifugación de gravedad 100, pero las nanohojas de la más alta calidad provienen de todos los tensioactivos iónicos menores de 8 años, 000 g de centrifugación, con la mayor estabilidad de los tensioactivos iónicos comunes SDS y CTAC.

DTAB, abreviatura de bromuro de dodeciltrimetilamonio, bajo alta centrifugación demostró ser el mejor para equilibrar el rendimiento y la calidad de hBN 2-D. Los investigadores también produjeron una película transparente a partir de nanohojas de hBN dispersas en SDS y agua para demostrar cómo se pueden procesar en productos útiles.

"Describimos los pasos que debe seguir para producir hojuelas de hBN de alta calidad, "Dijo Martí." Todos los pasos son importantes, y pudimos sacar a la luz las consecuencias de cada uno ”.