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  • Añadiendo hidrógeno al grafeno

    La hidrogenación (en rojo) del grafeno bicapa a través de una reacción tipo Birch comienza desde los bordes. Las imágenes muestran una escama de grafeno antes (a), dos minutos (b), y ocho minutos (c), después de la exposición a una solución de litio y amoníaco líquido (reacción tipo Birch). El grafeno se hidrogena gradualmente a partir de los bordes. Crédito:Zhang X et al, JACS, Copyright 2016 Sociedad Química Estadounidense

    Agregar hidrógeno al grafeno podría mejorar su aplicabilidad futura en la industria de los semiconductores, cuando el silicio desaparece. Investigadores del Centro de Materiales de Carbono Multidimensional (CMCM), dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) recientemente obtuvieron más información sobre esta reacción química. Publicado en Revista de la Sociedad Química Estadounidense , Estos hallazgos amplían el conocimiento de la química fundamental del grafeno y acercan a los científicos quizás a la realización de nuevos materiales basados ​​en grafeno.

    Comprender cómo el grafeno puede reaccionar químicamente con una variedad de productos químicos aumentará su utilidad. En efecto, el grafeno tiene propiedades de conductividad superiores, pero no se puede utilizar directamente como alternativa al silicio en la electrónica de semiconductores porque no tiene banda prohibida, es decir, sus electrones pueden moverse sin escalar ninguna barrera de energía. La hidrogenación del grafeno abre una brecha en el grafeno, para que sirva como componente semiconductor en nuevos dispositivos.

    Mientras que otros informes describen la hidrogenación de materiales a granel, este estudio se centra en la hidrogenación de grafeno de una o pocas capas de espesor. Los científicos del IBS utilizaron una reacción basada en litio disuelto en amoníaco, llamada "reacción tipo Birch", para introducir hidrógeno en el grafeno mediante la formación de enlaces C-H.

    El equipo de investigación descubrió que la hidrogenación avanza rápidamente sobre toda la superficie del grafeno de una sola capa, mientras avanza lentamente y desde los bordes en grafeno de pocas capas. También demostraron que los defectos o bordes son realmente necesarios para que la reacción se produzca en las condiciones utilizadas. porque el grafeno prístino con los bordes cubiertos de oro no sufre hidrogenación.

    Usando grafeno bicapa y tricapa, Los científicos del IBS también descubrieron que los reactivos pueden pasar entre las capas, e hidrogenar cada capa igualmente bien. Finalmente, los científicos encontraron que la hidrogenación cambió significativamente las propiedades ópticas y eléctricas del grafeno.

    "Un objetivo principal de nuestro Centro es realizar estudios fundamentales sobre las reacciones que involucran materiales de carbono. Mediante la construcción de una comprensión profunda de la química del grafeno de una sola capa y el grafeno de algunas capas, Estoy seguro de que podrían ser posibles muchas aplicaciones nuevas de grafenos funcionalizados químicamente, en electrónica, fotónica, optoelectrónica, sensores, composicion, y otras áreas, "señala Rodney Ruoff, autor correspondiente de este artículo, Director de CMCM, y Profesor Distinguido de UNIST en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST).


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