El asombroso eléctrico propiedades ópticas y de resistencia del grafeno, una capa de carbono de un solo átomo de espesor, se han investigado exhaustivamente durante la última década. Recientemente, el material se ha estudiado como un recubrimiento que podría conferir conductividad eléctrica al tiempo que mantiene otras propiedades del material subyacente.

Pero la "transparencia" de una capa de grafeno de este tipo a la humectación, una medida del grado en que los líquidos se esparcen o se acumulan en una superficie, no es tan absoluta como pensaban algunos investigadores. Una nueva investigación en el MIT muestra que para materiales con humectabilidad intermedia, el grafeno conserva las propiedades del material subyacente. Pero para casos más extremos, superficies superhidrofóbicas, que repelen intensamente el agua, o superhidrofílicos, que hacen que el agua se esparza, una capa agregada de grafeno cambia significativamente la forma en que se comportan los materiales recubiertos.

Eso es importante, porque estos casos extremos son generalmente de mayor interés. Por ejemplo, recubrir un material superhidrofóbico con grafeno se consideró una posible forma de hacer circuitos electrónicos que estarían protegidos de los cortocircuitos y la corrosión en el agua. Pero no es tan simple muestra la nueva investigación.

Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Cartas de revisión física por los profesores Daniel Blankschtein y Michael Strano, estudiante de posgrado Chih-Jeh Shih, y otros tres postdoctorados y estudiantes del MIT.

Blankschtein, el Profesor Herman P. Meissner '29 de Ingeniería Química, ha estudiado las propiedades humectantes durante mucho tiempo. No había examinado previamente el grafeno, pero decidió explorar su mojabilidad ahora que es un material de gran interés para los investigadores.

Debido a que la transparencia del grafeno a la humectabilidad resultó no ser perfecta, Blankschtein dice:"Este hallazgo puede verse como un resultado negativo". Pero, él añade, "Sin embargo, es extremadamente importante para la comunidad científica, porque [muestra] lo que realmente se puede lograr en la práctica ".

La mayoría de los materiales conductores de electricidad, señala, son hidrofílicos:el agua se esparce fácilmente sobre ellos, humedeciendo completamente la superficie. "Por otra parte, " él dice, "para muchas aplicaciones electrónicas y militares, es importante fabricar hidrofóbicos, superficies eléctricamente conductoras ". Y aunque la transparencia del grafeno a la humectabilidad no es perfecta, aún puede ser lo suficientemente bueno para tales aplicaciones, él dice.

Esta investigación, que incluía tanto el modelado teórico como la confirmación experimental, muestra que al depositar una gran hoja de grafeno, cultivado mediante un proceso llamado deposición química de vapor, en la superficie de otro material, "sería posible inducir conductividad eléctrica en la superficie, conservando parcialmente el comportamiento de humectación superficial deseado, "Dice Blankschtein. De hecho, él añade, el ángulo de contacto de dicha superficie (la medida de qué tan bien previene la humectación) "se cree que es uno de los más altos que se pueden alcanzar en un piso, superficie eléctricamente conductora hasta la fecha ".

Shih, el autor principal del artículo, dice, "Hemos demostrado que la humectabilidad de un La superficie recubierta de grafeno se puede manipular sin socavar su conductividad térmica / eléctrica. "Eso es útil porque" en general, las superficies conductoras tienen una humectabilidad muy alta debido a su alta tensión superficial, y, en general, es muy difícil producir una superficie conductora térmica / eléctrica con humectabilidad sintonizable ", una humectabilidad que se puede controlar casi a voluntad.

El equipo describe esta transmisión parcial de las características subyacentes como "translucidez, "en lugar de transparencia, de humectabilidad.

Al seleccionar una combinación particular de un material subyacente con un revestimiento de grafeno, diferentes combinaciones de eléctricos, se pueden lograr características ópticas y de humectación, Shih dice:"La gente puede controlar las propiedades humectantes del sustrato ... este avance desacopla con éxito la conductividad y la humectabilidad de un material".

Y lo que es más, esto abre nuevas posibilidades para dispositivos prácticos, porque los materiales involucrados ya se utilizan ampliamente en la industria, Shih dice:"Debido a su compatibilidad con los procesos de semiconductores actuales, Se pueden buscar muchas oportunidades interesantes en las áreas de microelectrónica, Transferencia de calor a nanoescala y dispositivos de microfluidos:para diseñar simultáneamente la humectabilidad deseada, transferencia de calor y transporte electrónico ".

Blankschtein enfatiza que además de las aplicaciones potenciales, "Estoy entusiasmado con esto desde un punto de vista fundamental". Muestra, él dice, que "no se puede asumir que se puede simplemente tomar un sustrato y dejar caer grafeno sobre él sin perturbar el comportamiento de humectación". Al comprender este comportamiento complejo, "podemos aprender a aprovechar eso".