El Grupo de Detección Cuántica del Laboratorio Nacional de Física (NPL) acaba de publicar una investigación que investiga la hidrofobicidad del grafeno epitaxial, que podría usarse en el futuro para adaptar mejor los recubrimientos de grafeno a aplicaciones en medicina, electrónica y más. Contrariamente a las creencias generalizadas, los hallazgos indican que la hidrofobicidad del grafeno depende en gran medida del espesor, siendo el grafeno de capa única significativamente más hidrófilo que sus homólogos más gruesos.

El grafeno es un cristal de carbono bidimensional, con muchas aplicaciones potenciales como electrónica flexible, transistores eficientes y sensores novedosos. Fomentar la absorción de grafeno para aplicaciones eléctricas, Es necesario abordar los desafíos de la producción a gran escala y el control de sus propiedades en una variedad de condiciones ambientales.

Muchos dispositivos basados ​​en grafeno tendrán que funcionar en condiciones ambientales en las que la humedad no sea cero y no se controle. La humedad del aire puede afectar el rendimiento del grafeno a través de cambios en sus propiedades mecánicas y eléctricas; por lo tanto, es de vital importancia obtener conocimiento de la afinidad del grafeno con el agua.

El nuevo estudio, realizado en colaboración con el Laboratorio de Investigaciones Navales, aborda la muy debatida cuestión de si el grafeno es hidrofóbico o hidrofílico. La suposición común es que el grafeno, como con muchos otros materiales a base de carbono, es hidrofóbico. Este trabajo, publicado en la revista American Chemical Society ACS Nano , ha demostrado que la pregunta es mucho más complicada de lo que se pensaba.

Las propiedades de adhesión y fricción del grafeno de capa simple y doble se estudiaron mediante microscopía de fuerza química con una sonda hidrófoba, una variante de microscopía de fuerza atómica en la que se estudia un sustrato utilizando las fuerzas entre una sonda y una superficie. Se midió una fuerza de adhesión mayor entre la sonda y el grafeno de doble / triple capa en comparación con el grafeno de una sola capa, mostrando que el grafeno de doble / triple capa es más hidrófobo. Esto sugiere que la hidrofobicidad depende del grosor de las capas de grafeno.

Estos resultados fueron confirmados aún más por el mapeo a nanoescala de las fuerzas de fricción:los dominios hidrofóbicos mostraron una fuerza de fricción menor, un resultado consistente con el hecho de que los diferentes niveles de hidrofobicidad tienden a afectar la disposición de las moléculas de agua circundantes y, Sucesivamente, el movimiento deslizante de la punta de la sonda.

Las técnicas demostradas por NPL podrían usarse en el futuro para mejorar nuestra comprensión del comportamiento de humectación del grafeno. con un enfoque particular en los efectos de diferentes métodos de producción de grafeno. En particular, allana el camino para diferenciar los recubrimientos a base de grafeno y adaptarlos a una aplicación específica.

Por ejemplo, Los revestimientos más gruesos (grafeno de doble capa o más) son ideales para aplicaciones hidrofóbicas. como equipos médicos y componentes electrónicos. Por otra parte, Los recubrimientos de grafeno de una sola capa podrían usarse donde se requiera una superficie hidrófila, como por ejemplo en vidrios y revestimientos antivaho para edificios.