Óxido de grafeno, un material de una sola capa atómica hecho mediante la reacción de polvos de grafito con agentes oxidantes fuertes, ha atraído mucho interés de los científicos debido a su capacidad para convertirse fácilmente en grafeno, un material muy estudiado que los científicos creen que podría usarse para producir componentes electrónicos transparentes y flexibles a base de carbono de bajo costo.

Pero para Jiaxing Huang, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales, y su grupo de investigación en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick de la Universidad Northwestern, El óxido de grafeno en sí mismo es aún más interesante. Huang y su grupo han estudiado el material durante años y han descubierto cómo ensamblar estas suaves láminas como almohadillas de nenúfares flotantes. También usaron un flash de cámara para convertirlos en grafeno, e inventó una técnica de extinción de la fluorescencia para hacerlos visibles bajo microscopios.

Ahora, trabajando con Kenneth R. Shull, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, han descubierto que las láminas de óxido de grafeno se comportan como tensioactivos, los productos químicos en el jabón y el champú que hacen que las manchas se dispersen en el agua. Los resultados del equipo se publican en línea en la Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

El óxido de grafeno se conoce en el mundo científico durante más de un siglo y se describió en gran medida como hidrófilo, o atraído por el agua. Pero Huang y su grupo de investigación pensaron que el óxido de grafeno debería ser anfifílico, una propiedad de los tensioactivos que atrae y repele el agua, porque parte de la estructura del óxido de grafeno en realidad repele el agua.

"Consideramos que el óxido de grafeno es un material blando, "Dice Huang". Por ejemplo, es esencialmente polímeros bidimensionales compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. También son partículas coloidales con formas muy exóticas ".

Para probar su hipótesis, Huang y su grupo pusieron óxido de grafeno en agua carbonatada. Descubrieron que las láminas pueden hacer autostop sobre las burbujas ascendentes para llegar a la superficie del agua, tal como lo haría un tensioactivo. A continuación, descubrieron que el óxido de grafito puede dispersar las gotas de aceite en el agua, al igual que lo haría un tensioactivo.

Esta nueva percepción de una propiedad fundamental del material, según Huang, es importante para comprender cómo se procesa y maneja el óxido de grafeno. Podría dar lugar a nuevas aplicaciones para el material.

Sus propiedades tensioactivas significan que podría usarse como agente dispersante para materiales insolubles, como nanotubos de carbono. Los tensioactivos comunes no son conductores, por lo que cuando se usa como agente dispersante para materiales conductores, necesitan ser removidos del material. Óxido de grafito, que se convierte en conductor de grafeno a través del calentamiento, realmente ayudaría a la conductividad.

El comportamiento del surfactante inspiró otro descubrimiento emocionante:que la superficie del agua puede actuar como un filtro para separar las láminas de óxido de grafeno por tamaño.

"Cuanto más pequeña es la hoja, cuanto más le gusta el agua, así que eventualmente se hundirá en el agua, ", Dice Huang. Este efecto facilita la recolección de grandes hojas de óxido de grafeno, que son más útiles para la fabricación de dispositivos de grafeno.