(PhysOrg.com) - Nuevos resultados de científicos de la Universidad de Umeľ, Suecia, muestran que no solo se pueden insertar disolventes de agua sino también de alcohol para expandir la estructura del óxido de grafito en condiciones de alta presión. La información es útil en la búsqueda de nuevos métodos para desarrollar materiales asombrosos que podrían usarse, por ejemplo, en nanoelectrónica y para almacenamiento de energía.
El óxido de grafito tiene una estructura en capas como el grafito común, usado en lápices, pero con mayor distancia entre las capas. También tiene una capacidad única para incorporar varios disolventes entre las capas. Incluso después de 150 años de estudios, la estructura del óxido de grafito sigue siendo un misterio.
El interés por el óxido de grafito se ha calentado recientemente debido a la posibilidad de convertirlo en grafeno, una hoja de carbono de solo un átomo de espesor. El grafeno tiene el potencial de servir como base de una clase de materiales completamente nueva, que son ultrarresistentes pero ligeros. Los materiales extraordinarios podrían usarse, por ejemplo, para nanoelectrónica, en celdas solares, para la preparación de papel excepcionalmente resistente, y mejorar la eficiencia del combustible en automóviles y aviones. El óxido de grafito se puede convertir en grafeno mediante un calentamiento moderado e incluso con un flash de una cámara habitual. Un método alternativo es el tratamiento químico del óxido de grafito disperso en solución. Para que la conversión de óxido de grafito en grafeno sea más eficiente, los investigadores deben conocer información detallada sobre la estructura del óxido de grafito. incluyendo su estructura en solución en diversas condiciones.
"Hemos encontrado una gama de nuevos fenómenos para el óxido de grafito en condiciones de alta presión. Esto brinda posibilidades adicionales para desarrollar nuevos materiales compuestos relacionados con el grafeno utilizando un tratamiento de alta presión y para modificar químicamente el óxido de grafito. Claramente, podemos insertar moléculas más grandes entre capas de óxido de grafito debido a la expansión de la red en condiciones de alta presión. También, cuando las capas de óxido de grafito están separadas por varias capas de solvente, es más probable que permanezcan separadas después de la reducción, evitando así la formación de grafito y ayudando a la síntesis de grafeno ", dice el Dr. Alexandr Talyzin.
El año pasado, un equipo internacional de científicos de Suecia, Hungría, Alemania y Francia informaron de una propiedad inusual del óxido de grafito:la estructura se expandió en condiciones de alta presión debido a la inserción de agua líquida. El nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de Umeľ y realizado en la línea de luz suizo-noruega (ESRF, Grenoble) informa que no solo se pueden insertar agua, sino también disolventes alcohólicos (metanol y etanol) entre las capas de grafeno oxidado en condiciones de alta presión.
"Sin embargo, sucede de una manera muy diferente en comparación con cuando se inserta agua a alta presión. El alcohol se inserta en un solo paso como una capa completa en la estructura a una cierta presión mientras que la inserción de agua ocurre gradualmente. sin pasos claros ", dice el Dr. Alexandr Talyzin. Los experimentos con mezclas de agua y metanol demostraron que el agua entre las capas de óxido de grafito está en estado líquido y permanece líquida incluso cuando el agua a granel se solidifica alrededor de los granos del material.
"La cantidad adicional de agua y metanol también se libera de la estructura cuando la presión disminuye, lo que da como resultado un efecto de "respiración" estructural único. También es notable que para el etanol se observó la estructura expandida a alta presión incluso después de la liberación total de presión ", dice el Dr. Alexandr Talyzin.
Los experimentos se realizaron utilizando celdas de yunque de diamante, que permiten exprimir muestras diminutas hasta presiones muy elevadas y estudiar transformaciones de fase mediante difracción de rayos X a través de diamantes. Los nuevos resultados se publican en J. Am. Chem. Soc de Alexandr V. Talyzin, Bertil Sundqvist, (Suecia), Tamás Szabó, Imre Dekany (Hungría) y Vladimir Dmitriev (Francia).
