Los científicos de la UCL han explicado por primera vez el misterio de por qué la cinta adhesiva es tan útil para la producción de grafeno.

El estudio, publicado en Materiales avanzados , usó supercomputadoras para modelar el proceso a través del cual las hojas de grafeno se exfolian del grafito, el material en lápices.

El grafeno es conocido por ser el material más fuerte del mundo, ligero y con extraordinario eléctrico, propiedades térmicas y ópticas. Como era de esperar, ofrece muchos beneficios para aplicaciones comerciales.

Existen varios métodos para exfoliar el grafeno, incluido el famoso método de cinta adhesiva desarrollado por el premio Nobel Andre Geim. Sin embargo, hasta ahora se ha sabido poco sobre cómo funciona el proceso de exfoliación del grafeno con cinta adhesiva.

Los académicos de la UCL ahora pueden demostrar cómo se pueden exfoliar las escamas individuales de grafito para formar capas de un átomo de espesor. También revelan que el proceso de pelar una capa de grafeno requiere un 40% menos de energía que el de otro método común llamado cizallamiento. Se espera que esto tenga un impacto de gran alcance en la producción comercial de grafeno.

"El método de la cinta adhesiva funciona como pelar cajas de huevos con un movimiento vertical, es más fácil que tirar de uno horizontalmente a través de otro cuando están cuidadosamente apilados, "explicó el profesor Peter Coveney, Director del Centro de Ciencias Computacionales (UCL Chemistry).

"Si esquila, luego te detiene esta configuración de cartón de huevos. Pero si pelas puede separarlos mucho más fácilmente. El adhesivo de polimetilmetacrilato en la cinta adhesiva tradicional es ideal para levantar el borde de la hoja de grafeno para que pueda levantarse y pelarse. "añadió el profesor Coveney.

El grafito se produce de forma natural, su estructura cristalina básica son pilas de láminas planas de átomos de carbono fuertemente enlazados en un patrón de panal. Las muchas capas de grafito están unidas por interacciones débiles y pueden deslizarse fácilmente grandes distancias entre sí con poca fricción debido a su superlubricidad.

Los científicos de UCL simularon un experimento realizado en 2015 en el Laboratorio Lawrence Berkeley en Berkeley, California, que utilizó un microscopio especial con resolución atómica para ver cómo se mueven las escamas de grafeno sobre una superficie de grafito.

Los resultados de la supercomputadora coincidieron con las observaciones de Berkeley que muestran que hay menos movimiento cuando los átomos de grafeno se alinean perfectamente con los átomos de abajo.

"A pesar de la gran cantidad de investigaciones realizadas sobre el grafeno desde su descubrimiento, Está claro que hasta ahora nuestra comprensión de su comportamiento en una escala de longitud atómica era muy pobre, "explica el estudiante de doctorado Robert Sinclair (UCL Chemistry).

"La única razón por la que el material es difícil de usar es porque es difícil de hacer. Incluso ahora, una docena de años después de su descubrimiento, las empresas tienen que aplicar métodos de cinta adhesiva para separarlo, como hicieron los Laureados para descubrirlo; difícilmente un proceso de alta tecnología e industrialmente simple de implementar. Ahora estamos en condiciones de ayudar a los experimentadores a descubrir cómo diferenciarlo, o hazlo por encargo. Eso podría tener grandes implicaciones de costos para la industria emergente del grafeno, "dijo el profesor Coveney.