El grafeno es uno de los nuevos materiales más prometedores. Sin embargo, Los investigadores de todo el mundo todavía están buscando una forma de producir grafeno sin defectos a bajo costo. Los químicos de la Friedrich-Alexander-Universiät Erlangen-Nürnberg (FAU) ahora han logrado producir grafeno sin defectos directamente a partir del grafito por primera vez. Recientemente publicaron sus hallazgos en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

El grafeno es bidimensional y consta de una sola capa de átomos de carbono. Es particularmente bueno para conducir electricidad y calor, transparente y flexible pero fuerte. Las propiedades únicas del grafeno lo hacen adecuado para su uso en una amplia gama de tecnologías pioneras, como en electrodos transparentes para pantallas flexibles.

Sin embargo, La industria de los semiconductores solo podrá utilizar el grafeno con éxito una vez que propiedades como el tamaño, El área y el número de defectos, que influyen en su conductividad, se pueden mejorar durante la síntesis. Un equipo de investigadores de la FAU dirigido por el Dr. Andreas Hirsch de la Cátedra de Química Orgánica II ha logrado recientemente un avance crucial en esta área. Con la ayuda del aditivo benzonitrilo, han encontrado una forma de producir grafeno sin defectos directamente a partir de una solución. Su método permite cortar el grafeno, que es de una calidad más alta que nunca antes, sin causar defectos y también permite establecer propiedades electrónicas específicas a través del número de portadores de carga. Es más, su técnica es económica y eficaz.

Una forma común de sintetizar grafeno es mediante la exfoliación química del grafito. En este proceso, iones metálicos están incrustados en grafito, que está hecho de carbono, resultando en lo que se conoce como un compuesto de intercalación. Las capas individuales de carbono, el grafeno, se separan mediante disolventes. A continuación, el grafeno estabilizado debe separarse del disolvente y reoxidarse. Sin embargo, defectos en las capas individuales de carbono, como la hidratación y oxidación de átomos de carbono en la red, puede ocurrir durante este proceso. Los investigadores de FAU ahora han encontrado una solución a este problema. Añadiendo el disolvente benzonitrilo, el grafeno se puede eliminar sin que se formen grupos funcionales adicionales y permanece libre de defectos.

'Este descubrimiento es un gran avance para los expertos en el campo internacional de la síntesis reductiva de grafeno, 'El profesor Hirsch explica. “Con base en este descubrimiento, podemos esperar ver avances importantes en términos de las aplicaciones de este tipo de grafeno que se produce mediante exfoliación química húmeda. Un ejemplo podría ser cortar grafeno sin defectos para tecnología de semiconductores o sensores '.

Beneficios adicionales

El método ideado por los investigadores de la FAU tiene otra ventaja:la molécula de benzonitrilo reducida formada durante la reacción se vuelve roja siempre que no entre en contacto con oxígeno o agua. Este cambio de color permite determinar fácilmente el número de portadores de carga en el sistema mediante mediciones de absorción. Anteriormente, esto solo se podía hacer midiendo el voltaje y significa que los investigadores de grafeno y baterías ahora tienen una nueva forma de medir el estado de carga.