Los investigadores que trabajan en la Universidad de Manchester han mostrado nuevas posibilidades para observar nanomateriales en líquidos mediante la creación de una 'placa de Petri' de grafeno.

Los nuevos nanomateriales bidimensionales tienen el potencial de mejorar la eficiencia, reducir los costos y proporcionar un rendimiento mejorado en una amplia gama de aplicaciones que incluyen; mejor diseño de nanomateriales para baterías o comprensión de la degradación de los materiales de las baterías para mejorar su rendimiento.

Las propiedades únicas exhibidas por los materiales 2-D también podrían conducir a recubrimientos funcionales y antibacterianos, bioanálisis, y administración de fármacos dirigida. Sin embargo, la dificultad de controlar el crecimiento y la degradación a escala atómica es actualmente un obstáculo para aprovechar al máximo el potencial de estos interesantes materiales.

La microscopía electrónica de barrido / transmisión (S / TEM) es una de las pocas técnicas que permite obtener imágenes y analizar átomos individuales. Sin embargo, el instrumento S / TEM requiere un alto vacío para proteger la fuente de electrones y evitar la dispersión de electrones por interacciones moleculares.

Varios estudios de alto perfil han revelado previamente que la estructura de los materiales funcionales a temperatura ambiente en el vacío puede ser significativamente diferente de la de su entorno líquido normal. Esto podría ser como intentar estudiar la estructura de una ciruela deshidratada para comprender la estructura de la ciruela original.

Publicando en Nano letras , un equipo de investigación dirigido por la Dra. Sarah Haigh y el Dr. Roman Gorbachev en el Instituto Nacional de Grafeno y la Escuela de Materiales de la Universidad de Manchester han demostrado que el grafeno y el nitruro de boro se pueden combinar para crear una placa nano petri perfecta. Se pueden obtener imágenes de muestras líquidas dentro del plato con sensibilidad de un solo átomo y también es posible medir su composición elemental en la escala de longitud nanométrica.

Estas células de líquido de grafeno de ingeniería (EGLC) están construidas a partir de bloques de construcción de material 2-D:consisten en un espaciador de nitruro de boro (BN) perforado con orificios (donde está contenido el líquido) y encapsulado con grafeno en ambos lados.

El grafeno es el material de ventana definitivo:lo suficientemente fuerte como para proteger la muestra de un entorno de alto vacío, pero al mismo tiempo lo suficientemente delgado como para que la resolución del haz de electrones no se vea comprometida. El autor principal, Daniel Kelly, dijo:"A diferencia de algunos diseños anteriores, nuestras células de grafeno líquido nos permiten obtener imágenes de los átomos durante muchos minutos. Incluso pudimos resolver átomos individuales en agua y observarlos bailando bajo el haz de electrones".

Los investigadores también demostraron que estas nuevas células líquidas de grafeno permiten una mejora de un orden de magnitud en la calidad del análisis elemental en células líquidas. Estudiaron la deposición de una capa de hierro de 1 nm sobre oro para hacer crecer nanopartículas de núcleo-capa. Esta nueva capacidad para monitorear concentraciones minúsculas en escalas de longitud tan pequeñas es una necesidad para las estructuras químicas cada vez más complejas de los nanocatalizadores de alto rendimiento.

Mingwei Zhou, el estudiante que hace estas células, dijo:"Estamos empezando a entender cómo hacer que estos sean cada vez más fiables, esto hace que la placa de Petri 2-D sea una ruta prometedora para nuevos avances de TEM in situ, incluida la obtención de imágenes de pequeñas estructuras biológicas como las proteínas ".