Caracterización macroscópica de volumen y microscopía de las muestras antes y después del hinchamiento. Los microcristales originales H0.8 [Ti1.2Fe0.8] O4 H2O exhiben plaquetas con tamaños laterales de ~ 15 micrómetros × 35 micrómetros y un espesor de ~ 2-3 micrómetros. El espaciado entre capas es de 0,89 nm; por lo tanto, las plaquetas se componen de ~ 3000 capas apiladas regularmente. Con la adición de soluciones de amina, las muestras se "inflaron" espontáneamente, y el volumen macroscópico de los cristales hinchados cambia con varias soluciones de DMAE, que muestra el aumento de volumen máximo en DMAE / H + =0.5. Las caracterizaciones de microscopía óptica revelan estructuras laminares extendidas. La longitud hinchada más larga es ~ 200-250 micrómetros en DMAE / H + =0.5. A altas concentraciones, la hinchazón está algo suprimida, con una longitud hinchada de ~ 100 micrómetros a DMAE / H + =10.
La primera observación de hinchazón y contracción masivas de materiales inorgánicos en capas como una célula biológica proporciona información sobre la producción de cristales bidimensionales.
Los cristales bidimensionales (2D) tienen propiedades únicas que pueden ser útiles para una variedad de aplicaciones. En consecuencia, existe un gran interés en el mecanismo para producir cristales 2D mediante la exfoliación de materiales con estructuras en capas. Ahora, investigadores en Japón han informado de un fenómeno inusual en el que los materiales en capas experimentan un hinchamiento drástico sin romperse en capas de cristal 2D separadas. "Los hallazgos demuestran importantes implicaciones y conocimientos químicos sobre el proceso de exfoliación, "dicen los investigadores.
Ciertos iones o disolventes pueden infiltrarse en materiales con estructuras en capas. Esta "intercalación" a veces provoca una hinchazón excesiva y, en última instancia, una exfoliación en capas separadas. El proceso de exfoliación se ha estudiado en varios materiales, incluido el grafito, óxidos, e hidróxidos entre otros. En todos estos materiales, la exfoliación en capas separadas ocurre después de una hinchazón de menos de varios nanómetros, lo que plantea dificultades en el análisis de la etapa de hinchazón, y de ahí el mecanismo de exfoliación en su conjunto.
Ahora Takayoshi Sasaki y sus colegas del Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales y el Instituto de Tecnología de Fukuoka en Japón han logrado un aumento de hasta 100 veces de los óxidos protónicos en capas. también conocidos como ácidos sólidos, sin exfoliación, por exposición a una solución de amina acuosa. La adición de HCl los redujo a su tamaño original. Notablemente, n el proceso más de 3000 hojas atómicas, que forman parte del cristal de partida, separarse instantáneamente y volver a ensamblar como cartas de póquer barajadas
A diferencia de la hinchazón o exfoliación informadas anteriormente, que se hinchan mucho menos antes de la exfoliación, las estructuras hinchadas producidas por la exposición a la solución de amina permanecieron estables incluso cuando se agitaron. Los investigadores explican la estabilidad mediante cálculos de dinámica molecular. "A diferencia del H2O aleatorio en las fases hinchadas previamente informadas que podrían exfoliarse fácilmente, La estructuración de largo alcance de las moléculas de H2O en la estructura altamente hinchada se confirmó utilizando cálculos del primer principio. "Las observaciones también proporcionan información importante sobre la física de estos sistemas.
