Se ha descubierto una nueva ruta para hacer grafeno que podría hacer que el material maravilloso del siglo XXI sea más fácil de escalar a escala industrial. El grafeno, una capa única de átomos de carbono fuertemente unida con superresistencia y la capacidad de conducir el calor y la electricidad mejor que cualquier otro material conocido, tiene usos industriales potenciales que incluyen pantallas electrónicas flexibles, computación de alta velocidad, palas de aerogenerador más fuertes, y células solares más eficientes, por nombrar solo algunos en desarrollo.

En la década transcurrida desde que los premios Nobel Konstantin Novoselov y Andre Geim demostraron las notables propiedades electrónicas y mecánicas del grafeno, Los investigadores han trabajado arduamente para desarrollar métodos de producción de muestras prístinas del material a una escala con potencial industrial. Ahora, Un equipo de científicos de Penn State ha descubierto una ruta para hacer grafeno de una sola capa que se ha pasado por alto durante más de 150 años.

"Hay muchos materiales en capas similares al grafeno con propiedades interesantes, pero hasta ahora no sabíamos cómo separar químicamente los sólidos para hacer hojas individuales sin dañar las capas, "dijo Thomas E. Mallouk, Profesor Evan Pugh de Química, Física, y Bioquímica y Biología Molecular en Penn State. En un artículo publicado por primera vez en línea el 9 de septiembre en la revista Química de la naturaleza , Mallouk y sus colegas de Penn State y el Centro de Investigación de Nanocarbonos Exóticos de la Universidad de Shinshu, Japón, describir un método llamado intercalación, en el que las moléculas o iones invitados se insertan entre las capas de carbono de grafito para separar las hojas individuales.

La intercalación del grafito se logró en 1841, pero siempre con un agente oxidante o reductor fuerte que dañe las propiedades deseables del material. Uno de los métodos más utilizados para intercalar el grafito por oxidación fue desarrollado en 1999 por Nina Kovtyukhova, un asociado de investigación en el laboratorio de Mallouk.

Mientras estudia otros materiales en capas, Mallouk le pidió a Kovtyukhova que usara su método, que requiere un agente oxidante fuerte y una mezcla de ácidos, para abrir capas individuales de nitruro de boro sólido, un compuesto con una estructura similar al grafito. Para su sorpresa, ella pudo conseguir que todas las capas se abrieran. En experimentos de control posteriores, Kovtyukhova intentó omitir varios agentes y descubrió que el agente oxidante no era necesario para que se produjera la reacción.

Mallouk le pidió que intentara un experimento similar sin el agente oxidante en el grafito, pero consciente de la extensa literatura que dice que se requería el agente oxidante, Kovtyukhova se resistió.

"Seguí pidiéndole que lo probara y ella seguía diciendo que no, "Mallouk dijo." Finalmente, hicimos una apuesta, y para hacerlo interesante le di las probabilidades. Si la reacción no funcionó, le debería $ 100, y si lo hiciera, me debería $ 10. Tengo el billete de diez dólares en mi pared con una bonita nota adhesiva de Nina que complementa mi intuición química ".

Mallouk cree que los resultados de esta nueva comprensión de la intercalación en el nitruro de boro y el grafeno podrían aplicarse a muchos otros materiales en capas de interés para los investigadores del Penn State Center for Two-Dimensional and Layered Materials que están investigando lo que se conoce como "Materiales más allá del grafeno". . " El siguiente paso para Mallouk y sus colegas será descubrir cómo acelerar la reacción para aumentar la producción.