Capas de carbono bidimensionales, los llamados grafenos, se consideran un posible sustituto del silicio en la industria de los semiconductores. Las propiedades electrónicas de estas capas se pueden variar "construyendo" conjuntos específicos de agujeros en su estructura. Físicos en Empa, Suiza, junto con químicos del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz, Alemania, tengo, por primera vez, logró sintetizar un polímero poroso similar al grafeno con precisión atómica.

El grafeno consta de una capa de carbono bidimensional en la que los átomos de carbono están dispuestos en una red hexagonal, parecido a un panal. Los nanotubos de carbono son láminas enrolladas de grafeno, y gruesos montones de láminas de grafeno forman grafito.

El grafeno cuenta con algunas características muy especiales:es extremadamente resistente al desgarro, un excelente conductor térmico, y reconcilia cualidades tan conflictivas como la fragilidad y la ductilidad. Además, el grafeno es impermeable a los gases, lo que lo hace interesante para aplicaciones que involucran membranas herméticas. Debido a sus inusuales propiedades electrónicas, el grafeno se considera un posible material sustituto del silicio en las tecnologías de semiconductores.

Al insertar orificios de un tamaño y distribución específicos en láminas de grafeno, Debería ser posible impartir al material características electrónicas particulares. Por estas razones, se está llevando a cabo una intensa investigación en todo el mundo sobre la síntesis y caracterización de polímeros bidimensionales similares al grafeno. El grafeno y los polímeros similares al grafeno son actualmente temas de investigación candentes en la ciencia de los materiales. con el premio Körber European Science Award de este año otorgado al físico holandés Andre Geim por sus estudios pioneros en el campo de los cristales de carbono bidimensionales.

Nuevo método de fabricación:síntesis "bottom-up" en superficies metálicas

Junto con colegas del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz, Los científicos del laboratorio de "nanotecnología @ superficies" de Empa han logrado por primera vez sintetizar un polímero similar al grafeno con poros bien definidos. Para lograr esta hazaña, los investigadores permitieron que los componentes químicos de los anillos de fenilo funcionalizados "crecieran" espontáneamente en una estructura bidimensional sobre un sustrato de plata. Esto creó una forma porosa de grafeno con diámetros de poros de un solo átomo y espaciamientos de poros de menos de un nanómetro.

Hasta ahora, El grafeno poroso se ha fabricado mediante procesos litográficos durante los cuales los orificios se graban posteriormente en la capa de material. Estos agujeros son sin embargo, mucho más grande que unos pocos átomos de diámetro. Tampoco están tan cerca unos de otros y tienen una forma significativamente menos precisa que con la técnica "de abajo hacia arriba" basada en el autoensamblaje molecular desarrollada por el grupo Empa y Max Planck. En este proceso, los bloques de construcción moleculares se unen espontáneamente en puntos de enlace definidos químicamente para formar una estructura regular, red bidimensional. Esto permite sintetizar polímeros similares al grafeno con poros que son más finos de lo que es posible con cualquier otra técnica.

Más información:

• "Grafenos porosos:síntesis de polímeros bidimensionales con precisión atómica", Marco Bieri, Matthias Treier, Jinming Cai, Kamel Aďt-Mansour, Pascal Ruffieux, Oliver Gröning, Pierangelo Gröning, Marcel Kastler, Ralph Rieger, Xinliang Feng, Klaus Müllen, y Roman Fasel, Chem. Comun. , 2009, 6919-6921
www.rsc.org/Publishing/Journal… cle.asp? doi =b915190g

• "Highlights in Chemical Science" por «RSC (Royal Society of Chemistry) Publishing»:www.rsc.org/Publishing/ChemSci… neycomb_networks.asp

• "Lo más destacado de la investigación" en Química de la naturaleza :www.nature.com/nchem/reshigh/2… /full/nchem.415.html

Proporcionado por EMPA