Investigadores del Centro de Materiales de Carbono Multidimensional, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan reveló un nuevo método para agregar grupos químicos (es decir, para "funcionalizar") grafeno monocapa (SLG) y bicapa (BLG) sobre sílice / silicio. Este estudio, publicado recientemente en línea en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense ( JACS ) también sugiere cómo el grafeno decorado sirve como plataforma para producir materiales 2-D con nuevas características.

Una sola capa de átomos de carbono empaquetados en una red de panal, llamado grafeno, es uno de los materiales más versátiles jamás fabricados. Su excelente conductividad térmica y eléctrica, combinado con ligereza y fuerza, ofrecen atractivas posibilidades para una variedad de funciones útiles.

Para ajustar mejor las propiedades del grafeno, el uso de grafeno funcionalizado, que es grafeno decorado con otros grupos químicos, ha atraído un gran interés en la investigación. Tal grafeno funcionalizado podría aplicarse a transistores, sensores, supercondensadores, entrega de medicamentos, electrodos flexibles y nanocompuestos poliméricos.

La funcionalización de SLG en sílice / silicio se ha informado anteriormente, pero cuando se usa un BLG, la reacción resulta mucho más complicada. BLG tiene una reactividad diferente porque dos capas de grafeno se adhieren entre sí a través de lo que se conoce como fuerzas de van der Waals, hacen que BLG sea más estable químicamente e incluso no reactivo para algunas reacciones. Otros aspectos fascinantes incluyen la reactividad de cada una de las capas en BLG y otros factores que pueden influir en la reacción.

Para comparar y contrastar la reacción de SLG y BLG, el equipo produjo muestras impecables de SLG y BLG y las hizo más propensas a reaccionar sumergiéndolas en una mezcla de aleación de sodio y potasio (NaK) y una molécula de éter corona en forma de anillo (15-corona-5) en tetrahidrofurano (THF) . Esta solución forma un ion de sodio cargado negativamente (Na-), que reduce el grafeno al donarle electrones, y permite que SLG y BLG reaccionen con otras moléculas más fácilmente.

Usando esta reacción, Los investigadores del IBS demostraron que aunque BLG es menos reactivo que SLG, ambos se pueden funcionalizar. Es más, mediante el uso de un BLG con una capa de carbono normal y otra capa de carbono marcado con isótopos de carbono (13C), Los científicos aclararon que tanto la capa superior como la inferior de grafeno están decoradas.

El equipo también demostró que el grafeno funcionalizado puede sufrir más reacciones químicas con otras moléculas. que difícilmente se uniría a él de otro modo para las condiciones de reacción utilizadas. Por ejemplo, el grafeno funcionalizado con 4-yodopiridina puede reaccionar luego con bromuro de bencilo. Este es un enfoque particularmente interesante, Dado que el grafeno decorado con bromuro de bencilo se puede utilizar para sensores y se puede decorar con más grupos químicos, ampliando enormemente el 'conjunto de herramientas' de opciones.

"Prevemos que este método y plataforma contribuirán a ampliar el rango de aplicación del grafeno, "comenta Rodney S. Ruoff, autor correspondiente del artículo.