A veces, la simplicidad es lo mejor. Dos investigadores de la Universidad de Northwestern han descubierto una forma muy fácil de fabricar dispositivos nanofluídicos:utilizando papel y tijeras. Y pueden cortar un dispositivo en cualquier forma y tamaño que deseen, añadiendo a la versatilidad del método.

Los dispositivos nanofluídicos son atractivos porque sus canales delgados pueden transportar iones, y con ellos una corriente eléctrica superior a la normal, lo que hace que los dispositivos sean prometedores para su uso en baterías y nuevos sistemas de purificación de agua. cosecha de energía y clasificación de ADN.

El método del "papel y tijeras" podría utilizarse algún día para fabricar dispositivos nanofluídicos a gran escala sin depender de costosas técnicas de litografía.

El dúo de Northwestern descubrió que simplemente apilando hojas del material económico óxido de grafeno crea un "papel" flexible con decenas de miles de canales muy útiles. Un pequeño espacio se forma naturalmente entre las hojas vecinas, y cada espacio es un canal a través del cual pueden fluir los iones.

Usando un par de tijeras normales, los investigadores simplemente cortan el papel en la forma deseada, cuales, en el caso de sus experimentos, era un rectángulo.

"En cierto sentido, nos sorprendió que estos nanocanales realmente funcionaran, porque crear el dispositivo fue muy fácil, "dijo Jiaxing Huang, quien realizó la investigación con el becario postdoctoral Kalyan Raidongia. "Nadie había pensado antes en el espacio entre materiales en forma de hoja. Usar el espacio como un canal de flujo fue una idea descabellada. Hicimos nuestro experimento al menos 10 veces para asegurarnos de que teníamos razón".

Huang es profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales y profesor junior Morris E. Fine en materiales y fabricación en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de McCormick.

"Mucha gente ha estudiado los papeles de óxido de grafeno, pero principalmente por sus propiedades mecánicas o para hacer grafeno, "Dijo Huang." Aquí mostramos que el papel de óxido de grafeno genera de forma natural numerosos canales iónicos nanofluídicos cuando se coloca en capas ".

Los hallazgos se publican en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Para crear un dispositivo que funcione, los investigadores tomaron un par de tijeras y cortaron un trozo de papel de óxido de grafeno en un rectángulo de un centímetro de largo. Luego envolvieron el papel en un polímero, Perfore orificios para exponer los extremos de la pieza rectangular y rellene los orificios con una solución de electrolito (un líquido que contiene iones) para completar el dispositivo.

A continuación, colocaron electrodos en ambos extremos y probaron la conductividad eléctrica del dispositivo. Huang y Raidongia observaron una corriente más alta de lo normal, y el dispositivo funcionaba plano o doblado.

Los nanocanales tienen propiedades significativamente diferentes (y deseables) de sus contrapartes de canales a granel, Dijo Huang. Los nanocanales tienen un efecto concentrador, resultando en una corriente eléctrica mucho más alta que la de las soluciones a granel.

El óxido de grafeno es básicamente láminas de grafeno decoradas con grupos que contienen oxígeno. Está hecho de polvos de grafito económicos mediante reacciones químicas conocidas desde hace más de un siglo.

Ampliar el tamaño del dispositivo es sencillo. Decenas de miles de láminas o capas crean decenas de miles de nanocanales, cada canal tiene aproximadamente un nanómetro de altura. No hay límite para el número de capas, y por lo tanto de canales, que se pueden tener en una hoja de papel.

Para fabricar matrices de canales muy masivas, basta con poner más hojas de óxido de grafeno en el papel o apilar muchos papeles. Un dispositivo más grande por supuesto, puede manejar grandes cantidades de electrolito.