(PhysOrg.com) - Un equipo de investigación internacional ha descubierto un nuevo método para producir cinturones de grafeno llamados nanocintas. Al usar hidrógeno, han logrado descomprimir nanotubos de carbono de pared simple. El método también abre el camino para la producción de nanocintas de grafano, una versión modificada y prometedora del grafeno.
Un carbón plano en escamas finas, solo un átomo de espesor, se hizo mundialmente famoso el año pasado. El descubrimiento del supermaterial grafeno otorgó a Andre Geim y Konstantin Novoselov el Premio Nobel de Física 2010. El grafeno tiene una amplia gama de propiedades inusuales y muy interesantes. Como conductor de electricidad, funciona tan bien como el cobre. Como conductor de calor, supera a todos los demás materiales conocidos.
Hay posibilidades de lograr fuertes variaciones de las propiedades del grafeno, por ejemplo, haciendo grafeno en forma de cinturones con varios anchos, las llamadas nanocintas. Las nanocintas se prepararon por primera vez hace dos años. Un método para producirlos es partir de nanotubos de carbono y utilizar un tratamiento de oxígeno para descomprimirlos en nanocintas. Sin embargo, este método deja átomos de oxígeno en los bordes de las nanocintas, que no siempre es deseable.
En el nuevo estudio, el equipo de investigación muestra que también es posible descomprimir nanotubos de carbono de pared simple mediante una reacción con hidrógeno molecular. Las nanocintas producidas por el nuevo método tendrán hidrógeno en los bordes y esto puede ser una ventaja para algunas aplicaciones. Alexandr Talyzin, físico de la Universidad de Umea en Suecia, durante la última década ha estado estudiando cómo reacciona el hidrógeno con los fullerenos, que son moléculas de carbono en forma de balón de fútbol.
“El tratamiento de los nanotubos de carbono con hidrógeno fue una extensión lógica de nuestra investigación. Nuestra experiencia previa ha sido de gran ayuda en este trabajo, ”Dice Alexandr Talyzin.
Los nanotubos suelen estar cerrados por copas semiesféricas, esencialmente mitades de moléculas de fullereno. Los investigadores han demostrado previamente que las moléculas de fullereno pueden destruirse por completo mediante una hidrogenación muy fuerte. Por lo tanto, esperaban resultados similares para las copas terminales de nanotubos e intentaron abrir los nanotubos mediante hidrogenación. De hecho, el efecto fue confirmado y también lograron revelar algunos otros efectos emocionantes.
El descubrimiento más interesante fue que algunos nanotubos de carbono se descomprimieron en nanocintas de grafeno como resultado de un tratamiento prolongado con hidrógeno. Lo que es aún más emocionante:descomprimir un nanotubo con hidrógeno adherido a las paredes laterales podría conducir a la síntesis de grafeno hidrogenado:grafano. Hasta aquí, Se intentó sintetizar el grafano principalmente mediante la reacción de hidrógeno con grafeno. Esto pareció ser muy difícil, especialmente si el grafeno se apoya en algún sustrato y solo un lado está disponible para la reacción. Sin embargo, el hidrógeno reacciona mucho más fácilmente con la superficie curva de los nanotubos de carbono.
“Nuestra nueva idea es utilizar nanotubos hidrogenados y descomprimirlos en nanocintas de grafano. Hasta aquí, solo se da el primer paso hacia la síntesis de nanocintas de grafano y se requiere mucho más trabajo para que nuestro enfoque sea efectivo, ”Explica Alexandr Talyzin. "La experiencia y la experiencia combinadas de varios grupos en diferentes universidades, fue la clave del éxito ".
Ilya V. Anoshkin, Albert G. Nasibulin, Jiang Hua y Esko I. Kauppinen de la Universidad de Aalto son expertos en la síntesis y caracterización de nanotubos de carbono de pared simple. Valery M. Mikoushkin, Vladimir V. Shnitov y Dmitry E. Marchenko de San Petersburgo hicieron XPS y otras caracterizaciones utilizando radiación de sincrotrón. Dag Noréus de la Universidad de Estocolmo compartió su experiencia con los reactores de hidrógeno de alta temperatura.
