Electrónica versátil del grafeno, Las propiedades químicas y mecánicas lo han colocado en el centro del escenario en la investigación de las ciencias físicas, con la atención actualmente centrada en sus aplicaciones potenciales. Los expertos en computación están aportando conocimientos únicos al investigar estructuras basadas en grafeno in silico. Al explorar la estructura y las propiedades del grafón (grafeno que está hidrogenado por un lado), un equipo de investigación de Singapur y Estados Unidos ha proporcionado una plantilla potencial para empaquetar moléculas. Estas estructuras podrían ser útiles para atrapar moléculas para almacenamiento de energía o aplicaciones biológicas.

Dirigido por Chilla Damodara Reddy del A * STAR Institute of High Performance Computing, Singapur, El equipo de investigación construyó computacionalmente una gran hoja cuadrada de grafeno con átomos de hidrógeno unidos covalentemente por encima de todos los demás átomos de carbono para formar un dominio grafónico. Dependiendo del tamaño del dominio, las regiones de graphone distorsionadas en tres arquitecturas tridimensionales distintas. Pequeños dominios transformados en forma de gorra, mientras que los dominios más grandes dieron como resultado la interconexión de segmentos de grafeno y grafone curvándose en direcciones opuestas con el centro del parche de grafone permaneciendo plano. Un tercio, intermedio, La morfología mostró ondulaciones tanto en la interfaz grafón / grafeno como en el centro del grafón hidrogenado. Un desajuste de celosía del 5% entre el grafeno y el grafono causó las distorsiones tridimensionales.

Todas las estructuras se mantuvieron estables muy por encima de la temperatura ambiente. Reddy y sus colaboradores también observaron los llamados 'pozos de energía' en los dominios de graphone, que probaron para determinar si podían o no atrapar moléculas. Utilizaron fullerenos como moléculas modelo.

Los investigadores diseñaron materiales con dominios grafónicos a una distancia adecuada y de diámetro apropiado para optimizar la captura de múltiples moléculas dentro de los pozos de energía. También propusieron un espaciado mínimo entre los dominios para evitar la inestabilidad entre las moléculas atrapadas de los dominios vecinos.

Reddy y sus compañeros de trabajo ampliaron el trabajo para explorar la posibilidad de atrapar múltiples fullerenos dentro de un dominio grafónico. Demostraron que un dominio con un diámetro de 2 nanómetros podría atrapar tres fullerenos en una matriz triangular, mientras que uno con un diámetro de 4 nanómetros podría atrapar doce moléculas en diferentes ondulaciones del dominio grafónico (ver imagen). Estas estructuras también fueron estables a temperatura ambiente; aunque a temperaturas muy altas, por encima de los 700 kelvin, las moléculas podrían escapar bien de los confines de la energía.

"Nuestras estructuras basadas en grafeno proporcionan una plantilla potencial para empaquetar otras moléculas, como moléculas de hidrógeno y metanol, que podría utilizarse en aplicaciones energéticas, "dicen los investigadores. También podrían atrapar proteínas y ADN para su uso en aplicaciones biológicas.