Un estudio publicado en Ciencias informa de la acción catalítica del níquel en el crecimiento de láminas de grafeno. La investigación, llevada a cabo por Iom-Cnr y la Universidad de Trieste, aporta nuevas estrategias para mejorar la producción industrial de este material caracterizado por propiedades excepcionales

El grafeno es un material bidimensional compuesto por una sola capa de átomos de carbono. Es flexible como el plástico y presenta una resistencia mecánica 100 veces mayor que el acero. Por lo tanto, se considera ideal para múltiples usos en el ámbito industrial y tecnológico. Sin embargo, es difícil de producir, haciendo su uso extremadamente caro.

El estudio, realizado en Trieste (Italia) por el Istituto officina dei materiali del Consejo Nacional de Investigación de Italia (Iom-Cnr) y por el Departamento de Física de la Universidad de Trieste identifica el mecanismo de crecimiento del grafeno en la superficie del níquel, abriendo nuevas posibilidades en las tecnologías de producción.

"Sabemos que los átomos individuales siempre están presentes en las superficies metálicas, donde puedan moverse libremente y participar en muchos de los procesos que allí tienen lugar, "explica Cristina Africh, de Iom-Cnr. "En nuestro estudio, hemos demostrado que en una superficie de níquel, los átomos de metal móviles actúan como catalizadores, facilitando la formación de grafeno ".

El equipo científico pudo registrar este proceso en tiempo real, revelando el comportamiento de los átomos de superficie individuales mediante un módulo de escaneo de alta velocidad desarrollado en los últimos años en colaboración con Elettra-Sincrotrone Trieste y mejorado recientemente gracias a la financiación europea.

"Con un microscopio de efecto túnel, "dice Laerte Patera, "Filmamos lo que sucede en el borde de la hoja de grafeno durante su crecimiento, a una temperatura de unos 450 grados centígrados, recopilar hasta 60 imágenes por segundo, una velocidad de fotogramas mucho más alta que las utilizadas en cinematografía o televisión y percibidas por el ojo humano ".

"De los videos, está claro que el proceso de crecimiento se lleva a cabo línea por línea, como una máquina de tejer tejiendo un hilo para formar un trozo de tela. A nivel microscópico, los átomos de níquel individuales realizan la misma función que la aguja de la máquina, agregar nuevas puntadas al borde de la tela en una secuencia ordenada, "explica Giovanni Comelli de la Universidad de Trieste." Las simulaciones numéricas aclaran todos los detalles de los resultados experimentales y explican claramente el papel que juegan los adatomos de níquel que, uniéndose temporalmente a los bordes de grafeno, permitir la inclusión de nuevos átomos de carbono ".

"Además de su valor científico relevante, este resultado es de considerable interés para las aplicaciones, Dado que uno de los métodos más utilizados actualmente para la producción industrial de grafeno hace uso de un sustrato de níquel para hacer crecer capas de grafeno caracterizadas por pocos defectos a un costo de producción reducido, ", concluye Africh." Al comprender los detalles del mecanismo de crecimiento, hasta ahora desconocido, Por tanto, es fundamental definir una estrategia para el desarrollo de nuevos y más eficientes procesos de producción de grafeno a nivel industrial ”.