Una superposición de imágenes de microscopía de color falso que representa las formas y orientaciones de celosía de varios granos en el grafeno.
(PhysOrg.com) - Un vistazo rápido a las nuevas pistas de investigación de Cornell sobre colchas de retazos de colores, pero en realidad son imágenes de grafeno:láminas de carbono de un átomo de espesor unidas en interfaces inclinadas. Los investigadores han desvelado la sorprendente, detalles de resolución atómica de cómo se ven los "edredones" de grafeno en los límites entre parches, y han descubierto información clave sobre las propiedades eléctricas y mecánicas del grafeno.
La colaboración multidisciplinar de Cornell, publicación en línea el 5 de enero en la revista Naturaleza , se centra en el grafeno, una hoja de átomos de carbono de un átomo de espesor unida en una red cristalina como un panal o una malla de gallinero, debido a sus propiedades eléctricas y su potencial para mejorar cualquier cosa, desde células solares hasta pantallas de teléfonos móviles. Pero no crece en sábanas perfectas; bastante, se desarrolla en piezas que se asemejan a colchas de retazos, donde la celosía de panal se junta imperfectamente y crea anillos de carbono de cinco o siete miembros, en lugar de los seis perfectos. Donde estos "parches" se encuentran se denominan límites de grano, y los científicos se habían preguntado si estos límites permitirían que las propiedades especiales de un cristal de grafeno perfecto se transfirieran a estructuras mucho más grandes en forma de colcha.
Para estudiar el material, los investigadores cultivaron membranas de grafeno en un sustrato de cobre (un método ideado por otro grupo), pero luego concibieron una forma novedosa de despegarlas como independientes, películas de un átomo de espesor. Luego, con microscopía electrónica de imágenes por difracción, tomaron imágenes del grafeno al ver cómo los electrones rebotaban en ciertos ángulos, y usando un color para representar ese ángulo. Superponiendo diferentes colores de acuerdo con cómo rebotaron los electrones, ellos crearon un facil método eficiente de obtener imágenes de los límites de los granos de grafeno de acuerdo con su orientación. Y como bonificación, sus fotos dieron un giro artístico, recordando a los científicos las colchas de retazos.
Otra hoja de grafeno con diferentes orientaciones de celosía.
"No querrás mirar toda la colcha contando cada hilo, "dijo David Muller, profesor de física aplicada e ingeniería y codirector del Instituto Kavli de Cornell para la ciencia a nanoescala, quien dirigió el trabajo con Paul McEuen, profesor de física y director del Instituto Kavli; y el miembro de Kavli Jiwoong Park, profesor asistente de química y biología química. "Quieres retroceder y ver cómo se ve en el lecho. Por eso, desarrollamos un método que filtra la información del cristal de una manera que no tienes que contar cada átomo".
Este nuevo método podría aplicarse a otros materiales bidimensionales y arroja nueva luz sobre la forma anteriormente misteriosa en que se unía el grafeno en los límites de los granos.
Un análisis más detallado reveló que el cultivo de granos más grandes (parches más grandes) no mejoró la conductividad eléctrica del grafeno, como pensaban previamente los científicos de materiales. Bastante, son las impurezas que se cuelan en las hojas las que hacen que las propiedades eléctricas fluctúen. Esta información acercará a los científicos a las mejores formas de cultivar y utilizar el grafeno.
