Los investigadores de A * STAR han desarrollado una técnica para investigar el comportamiento de humectación del agua en el fosforeno, la forma de una sola capa del fósforo negro, que buscan comprender mejor las propiedades que podrían permitir sus aplicaciones comerciales.

Fosforeno a diferencia de otros materiales 2-D de uso común, como el grafeno y el disulfuro de molibdeno, posee anisotropía estructural, en el que exhibe diferentes propiedades físicas a lo largo de ejes en diferentes direcciones. Esta propiedad podría permitir la fabricación de fosforeno con humectabilidad ajustable para su uso en las ciencias biológicas. Sin embargo, hasta ahora poco se sabía sobre el comportamiento humectante de este material.

Para darse cuenta del potencial del fosforeno, sin embargo, requiere un conocimiento profundo de cómo interactúa con biomoléculas y fluidos. Esto llevó a Chen Shuai, y colegas del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento para desarrollar una técnica para investigar las características de humectación de las gotas de agua en el fosforeno.

Los investigadores investigaron el ángulo de contacto, una medida de la fuerza relativa de la interacción entre el fosforeno y las gotas de agua, que determina sus características de humectabilidad. Muchas propiedades del fosforeno, como banda prohibida electrónica y adsorción atómica / molecular, dependen de la capa, por lo que también consideraron el comportamiento de humectación en fosforeno multicapa.

Para hacer esto, primero utilizaron simulaciones de dinámica molecular para observar los efectos de diferentes tamaños de gotas y el número de capas de fosforeno en el ángulo de contacto.

Como el fosforeno tiene una fuerte anisotropía estructural, También exploraron el comportamiento de difusión de las gotas de agua sobre el fosforeno, con y sin defectos, por su efecto sobre el ángulo de contacto.

"El ángulo de contacto de una gota de agua sobre el fosforeno es importante para las aplicaciones biológicas del fosforeno, "explica Chen." Debido a que es una propiedad intrínseca, investigamos el efecto del tamaño de las gotas de agua, número de capas de fosforeno, y distribución de defectos en el ángulo de contacto del fosforeno tanto prístino como defectuoso ".

"Descubrimos que el ángulo de contacto disminuía cuando el número de capas de fosforeno aumentaba de una a tres, pero luego convergió a un valor constante cuando el número de capas era mayor que tres, ", dice Chen." Los resultados del fosforeno defectuoso demuestran que el ángulo de contacto en diferentes direcciones aumenta con el aumento de la concentración de defectos ".

El trabajo demuestra que la propiedad humectante del fosforeno se ajusta al número de capas y la distribución de defectos. que son fundamentales para manipular la humectación del agua y la adsorción de proteínas en dispositivos basados ​​en fosforeno para su uso en aplicaciones biológicas y nanofluídicas.

"Según estos resultados de nuestra investigación, ahora tenemos la intención de explorar la interacción del fosforeno con biomoléculas en un entorno acuático, "dice Chen.