Grafeno considerado el material nuevo más interesante en estudio en el mundo de la nanotecnología, se volvió aún más interesante, según un nuevo estudio de un grupo de investigadores de la Universidad de Colorado Boulder.

Se espera que los nuevos hallazgos, que el grafeno tiene cualidades de adhesión sorprendentemente poderosas, ayuden a guiar el desarrollo de la fabricación de grafeno y de dispositivos mecánicos basados ​​en grafeno como resonadores y membranas de separación de gases. según el equipo de CU-Boulder. Los experimentos demostraron que la extrema flexibilidad del grafeno le permite adaptarse a la topografía de incluso los sustratos más suaves.

El grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbono unidos químicamente en una red hexagonal de alambre de gallinero. Su estructura atómica única podría algún día reemplazar al silicio como base de los dispositivos electrónicos y circuitos integrados debido a su notable potencia eléctrica, propiedades mecánicas y térmicas, dijo el profesor asistente Scott Bunch del departamento de ingeniería mecánica de CU-Boulder y autor principal del estudio.

Un artículo sobre el tema se publicó en línea en la edición del 14 de agosto de Nanotecnología de la naturaleza . Los coautores del estudio incluyeron a los estudiantes graduados de CU-Boulder Steven Koenig y NarasimhaBoddeti y al profesor Martin Dunn del departamento de ingeniería mecánica.

"La verdadera emoción para mí es la posibilidad de crear nuevas aplicaciones que exploten la notable flexibilidad y las características adhesivas del grafeno y diseñar experimentos únicos que puedan enseñarnos más sobre las propiedades a nanoescala de este asombroso material". "Dijo Bunch.

El grafeno no solo tiene la conductividad eléctrica y térmica más alta entre todos los materiales conocidos, pero se ha demostrado que este "material maravilloso" es el más delgado, el material más rígido y resistente del mundo, además de ser impermeable a todos los gases estándar. Sus propiedades de adhesión recién descubiertas ahora se pueden agregar a la lista de cualidades aparentemente contradictorias del material. dijo Bunch.

El equipo de CU-Boulder midió la energía de adhesión de las láminas de grafeno, que van de una a cinco capas atómicas, con un sustrato de vidrio, utilizando una "prueba de ampolla" presurizada para cuantificar la adhesión entre placas de grafeno y vidrio.

La energía de adhesión describe lo "pegajosas" que son dos cosas cuando se colocan juntas. La cinta adhesiva es un ejemplo de material con alta adherencia; el lagarto gecko, que aparentemente desafía la gravedad al escalar paredes verticales usando la adhesión entre sus pies y la pared, es otro. La adhesión también puede jugar un papel perjudicial, como en las estructuras micromecánicas suspendidas donde la adhesión puede causar fallas en el dispositivo o prolongar el desarrollo de una tecnología, dijo Bunch.

La investigación de CU, las primeras mediciones experimentales directas de la adhesión de nanoestructuras de grafeno, mostró que las llamadas "fuerzas de van der Waals", la suma de las fuerzas de atracción o repulsión entre moléculas, sujetan las muestras de grafeno a los sustratos y también mantienen unidas las hojas de grafeno individuales en muestras multicapa.

Los investigadores encontraron que las energías de adhesión entre el grafeno y el sustrato de vidrio eran varios órdenes de magnitud mayores que las energías de adhesión en las estructuras micromecánicas típicas. una interacción que describieron como más líquida que sólida, dijo Bunch.

El estudio CU-Boulder fue financiado principalmente por la National Science Foundation y la Defense Advanced Research Projects Agency.

La importancia del grafeno en el mundo científico quedó ilustrada por el Premio Nobel de Física 2010 que honró a dos científicos de la Universidad de Manchester en Inglaterra. Andre K. Geim y Konstantin Novoselov, para producir, aislar identificar y caracterizar el grafeno.

Existe interés en explotar las increíbles propiedades mecánicas del grafeno para crear membranas ultrafinas para separaciones energéticamente eficientes, como las necesarias para el procesamiento de gas natural o la purificación de agua. mientras que las propiedades eléctricas superiores del grafeno prometen revolucionar la industria de la microelectrónica, dijo Bunch.

En todas estas aplicaciones, incluyendo cualquier fabricación de grafeno a gran escala, La interacción que tiene el grafeno con una superficie es de importancia crítica y un conocimiento científico ayudará a impulsar la tecnología. él dijo.