(PhysOrg.com) - Los ganadores del Premio Nobel de Física de este año han combinado las notables propiedades del grafeno y el teflón en un nuevo material.
Kostya Novoselov y Andre Geim, trabajando en la Universidad de Manchester, REINO UNIDO, primer grafeno aislado en 2004. Fue una tarea complicada, como cabría esperar si un premio Nobel estuviera entre las recompensas, incluso si implicaba el uso de una humilde cinta adhesiva para despegar las superficies una capa a la vez. Descubrieron que el grafeno es la forma de carbono más delgada y fuerte, y que podría conducir el calor mejor que cualquier otro material conocido. Como conductor de electricidad, funciona tan bien como el cobre. Sus esfuerzos más recientes han llevado a un nuevo material derivado que es tan fuerte e incluso más estable que el grafeno original. pero eso no conduce electricidad en absoluto:el llamado fluorografeno.
El grafeno en sí es una capa atómica única del grafito material, comúnmente encontrado en lápices. A nivel molecular, tiene una estructura de panal plana que conecta hexágonos con átomos de carbono en los vértices. Nubes de electrones se extienden por las superficies superior e inferior, por eso el material conduce tan bien la electricidad.
El actual logro del grupo de Manchester, trabajando en estrecha colaboración con colaboradores internacionales, es colocar un átomo de flúor en cada átomo de carbono, destruyendo así la nube de electrones y evitando que la electricidad fluya en condiciones normales, pero sin afectar la integridad estructural del marco de carbono. En trabajos anteriores, habían añadido átomos de hidrógeno en lugar de flúor, pero encontró que el material resultante era inestable a altas temperaturas.
El último avance se publica esta semana en la revista Pequeña . Rahul Raveendran-Nair es investigador de posgrado en la Universidad de Manchester y responsable de la publicación. Describe el fluorografeno como "el aislante más delgado posible, hecho uniendo átomos de flúor a cada uno de los átomos de carbono en el grafeno. Es el primer derivado químico estequiométrico del grafeno y es un semiconductor de amplio espacio. El fluorografeno es un compuesto mecánicamente fuerte y química y térmicamente estable. Las propiedades de este nuevo material son muy similares al teflón y lo llamamos teflón 2D ”.
Desarrollar un método adecuado para fabricar este teflón 2D no fue sencillo. “El flúor es un elemento muy reactivo, y reacciona con casi todo. Entonces, el mayor desafío fue fluorar completamente el grafeno sin dañar el grafeno y sus sustratos de soporte. Nuestra fluoración de membranas de grafeno de una sola capa sobre una rejilla de soporte químicamente inerte y papel de grafeno a granel a temperatura elevada supera este problema técnico. ”Explica Raveendran-Nair.
Los autores prevén que el fluorografeno se utilizará en electrónica, pero reconozca que “para aplicaciones electrónicas realistas, la calidad electrónica debe mejorarse. Esperamos que esto se pueda lograr muy pronto. Algunas posibles aplicaciones electrónicas del fluorografeno son su uso como barrera de túnel y como material aislante o barrera de alta calidad para la electrónica orgánica ”. También son posibles otros campos de aplicación. Por ejemplo, como un semiconductor de amplio espacio que es completamente transparente a la luz visible, El fluorografeno bien podría encontrar uso en LED (diodos emisores de luz) y pantallas.
El grupo de Manchester no fue el único involucrado, y colaboradores de China (Laboratorio Nacional de Ciencia de Materiales de Shenyang), Países Bajos (Universidad Radboud de Nijmegen), Polonia (Instituto de Tecnología de Materiales Electrónicos), y Rusia (Instituto Nikolaev de Química Inorgánica) agregaron su experiencia. Según Raveendran-Nair, contar con un equipo tan grande ayudó a emprender una investigación exhaustiva del fluorografeno; “Todos trabajamos muy duro para que este proyecto fuera un éxito. Utilizamos una gran variedad de técnicas de caracterización y estudios muy detallados para comprender las propiedades de este nuevo material ”.
Durante el transcurso del proyecto, los líderes fueron nombrados premios Nobel, pero aparentemente la vida trabajando en el grupo no ha cambiado mucho. “Incluso en su nueva y ajetreada vida, ambos profesores siguen trabajando muy de cerca con todos los del grupo y están muy involucrados en la investigación del día a día”, dice Raveendran-Nair. “Trabajar con ellos es una gran inspiración. Es un lugar gratificante y agradable para realizar una investigación ".
