La ubicación de los defectos es importante para estimar la calidad de los materiales de carbono y predecir las propiedades físicas y químicas de los sistemas de grafeno.
Un equipo de investigadores del Instituto Zelinsky de Química Orgánica de la Academia de Ciencias de Rusia (Moscú), que participa en un proyecto de colaboración internacional, presentó un procedimiento conveniente para visualizar defectos en las capas de grafeno mediante el mapeo de la superficie de los materiales de carbono con un agente de contraste apropiado. Un nuevo procedimiento de tomografía por imágenes ha revelado patrones organizados de defectos en grandes áreas de superficies de carbono. Varios tipos de defectos en la superficie del carbono pueden "capturarse" y capturarse en la imagen microscópica en unos pocos minutos. El artículo que describe la investigación fue publicado en Ciencia química , la revista de la Royal Society of Chemistry.
Se prevé que el grafeno y los materiales 2D relacionados se convertirán en los compuestos del siglo. No es sorprendente:el grafeno es extremadamente delgado y fuerte, y posee excelentes características eléctricas y térmicas. El impacto de un material con propiedades tan únicas es prometedor. Los científicos prevén la inminente aparición de nuevas aplicaciones biomédicas, una nueva generación de materiales inteligentes, Conversión de luz de alta eficiencia y fotocatálisis reforzada con grafeno. Sin embargo, un obstáculo es que muchas propiedades y capacidades únicas están relacionadas solo con el grafeno perfecto con un número controlado de defectos. Sin embargo, en realidad, la superficie ideal de grafeno libre de defectos es difícil de preparar, y los defectos pueden tener varios tamaños y formas. Además, El comportamiento dinámico y las fluctuaciones dificultan la localización de los defectos. El proceso de escanear grandes áreas de láminas de grafeno para descubrir la ubicación de los defectos y estimar la calidad del material es una tarea que requiere mucho tiempo. y existe una falta de métodos directos simples para capturar y visualizar defectos en la superficie del carbono.
Un proyecto de investigación conjunto llevado a cabo por Ananikov y sus colaboradores reveló un agente de contraste específico, el complejo de paladio soluble, que se adhiere selectivamente a las áreas defectuosas en la superficie de los materiales de carbono. La unión de Pd conduce a la formación de nanopartículas, que se puede detectar fácilmente utilizando un microscopio electrónico de rutina. Cuanto más reactivo es el centro de carbono, cuanto más fuerte es la unión del agente de contraste en el procedimiento de imagen. Por lo tanto, Los centros de reactividad y los sitios de defectos en una superficie de carbono se mapearon en un espacio tridimensional con alta resolución y excelente contraste utilizando un práctico procedimiento de imágenes a nanoescala. El procedimiento desarrollado distinguió los defectos de carbono no solo debido a la diferencia en su morfología, pero también debido a la reactividad química variable. Por lo tanto, este enfoque de imágenes permite visualizar la reactividad química con resolución espacial.
El mapeo de los centros de reactividad del carbono con "marcadores de Pd" proporcionó una visión única de la reactividad de las capas de grafeno. Como se reveló en el estudio, se pueden localizar más de 2000 centros reactivos por 1 μm 2 de la superficie del material de carbono regular. El estudio señaló la complejidad espacial del material de carbono a nanoescala. El mapeo de la densidad de defectos de la superficie mostró gradientes y variaciones sustanciales a lo largo del área de la superficie, que puede poseer estructuras organizadas de defectos.
Aplicación médica de imágenes (tomografía) para diagnóstico, incluido el uso de agentes de contraste para una mayor precisión y una observación más fácil, ha demostrado su utilidad durante muchos años. El presente estudio destaca una nueva posibilidad en aplicaciones de tomografía para ejecutar diagnósticos de materiales a escala atómica.
