(Phys.org) —Hojas individuales de grafeno, un material curioso de solo 1 átomo de espesor, son 100 veces más reactivos químicamente que las hojas dobles o triples, Los científicos de Stanford dicen en un nuevo artículo publicado en línea el 17 de enero en ACS Nano . Comprender la reactividad química del grafeno, ellos dicen, es clave para poner en práctica este material único.

El grafeno es una estructura de átomos de carbono en forma de alambre de gallina. El altamente conductivo, material superligero y superresistente es prometedor para aplicaciones en informática, energía solar y detección química. Pero los científicos de materiales todavía están descubriendo las notables propiedades y los usos potenciales del grafeno.

"El objetivo de la comunidad del grafeno es adaptar las propiedades del grafeno, ", dijo el físico postdoctoral de Stanford Michael Neumann." La mayoría de estas operaciones implican modificar químicamente el material, por lo que es necesario tener una idea de cuál es la reactividad química del grafeno y qué factores influyen en esa reactividad ".

Neumann y el estudiante de posgrado Georgi Diankov, ambos miembros del grupo de investigación en física de David Goldhaber-Gordon, bombardearon hojas únicas y múltiples de grafeno con átomos de hidrógeno altamente reactivos generados en una corriente de gas cargado, o plasma.

Cuando examinaron el grafeno en el Laboratorio de nanocaracterización de Stanford, encontraron algo sorprendente. Las capas individuales de grafeno estaban plagadas de fosas de grabado, como el queso suizo. Capas más gruesas incluso 1 átomo más grueso, apenas se picaron en absoluto. Las picaduras de grabado en las capas individuales superaron en número a otras 100 a 1.

Los hoyos son causados ​​por átomos de carbono en el grafeno que reaccionan con átomos de hidrógeno, presumiblemente creando moléculas de metano que se elevan y salen de la hoja de grafeno. Las láminas descansan sobre un sustrato de óxido de silicio, "que participa en la reacción de grabado. Las láminas multicapa están más protegidas del efecto del sustrato.

Los investigadores también notaron que los hoyos de grabado monocapa eran circulares, mientras que los pocos hoyos de grabado encontrados en capas más gruesas eran hexagonales. ¿Por qué la diferencia?

"La respuesta corta es, realmente no lo sabemos "Neumann dijo, pero especula que la participación del sustrato en la reacción de grabado podría ser la causa.

El grafeno fue descubierto en 2004 por científicos de Inglaterra que utilizaron cinta adhesiva para despegar capas individuales de grafeno de copos de grafito más grandes. Diankov y Neumann utilizaron la misma técnica para preparar muestras de grafeno para sus experimentos.

Las láminas de grafeno "exfoliadas" pueden verse con un simple microscopio óptico. En capas sobre el sustrato de silicio gris, el grafeno parece trazos de pintura oscura superpuestos.

Diankov está intrigado por las propiedades únicas del grafeno.

"Me fascinan los materiales bidimensionales:la química inusual, propiedades mecánicas, propiedades electrónicas, y quiero explorar el grafeno como un gran sistema modelo, " él dijo.

Las instalaciones de Stanford, como el laboratorio de nanocaracterización, provisto de equipos de imágenes a nanoescala, hacer de la universidad "uno de los mejores lugares para hacer química y física a nanoescala, "Dijo Diankov.

Próximo, Neumann y Diankov probarán la reactividad del grafeno con diferentes sustratos; esperan incluir un experimento sin ningún sustrato.

Neumann admite que su trabajo es fundamental y, sin embargo, no tiene un efecto inmediato en la vida cotidiana.

"Muchas nuevas tecnologías dependen de los resultados de las investigaciones que son de unos años, o incluso décadas, más temprano, ", Dijo Neumann." Estamos bastante río arriba ".