El nitruro de boro hexagonal es resistente, pero los científicos de la Universidad de Rice están haciendo que sea más fácil llevarse bien con ellos.

H-BN bidimensional, un material aislante también conocido como "grafeno blanco, "es cuatro veces más rígido que el acero y un excelente conductor de calor, un beneficio para los composites que confían en él para mejorar sus propiedades.

Esas cualidades también hacen que h-BN sea difícil de modificar. Su estrecha red hexagonal de átomos de boro y nitrógeno alternos es altamente resistente al cambio, a diferencia del grafeno y otros materiales 2-D que pueden modificarse fácilmente, también conocidos como funcionalizados, con otros elementos.

El laboratorio Rice del químico Angel Martí ha publicado un protocolo para potenciar h-BN con cadenas de carbono. Estos convierten al tipo duro 2-D en un material que conserva su resistencia pero que es más fácil de adherir con polímeros u otros materiales en compuestos.

El artículo del laboratorio en la publicación de la American Chemical Society Revista de química física sugiere que el h-BN también se puede hacer más dispersable en solventes orgánicos. Martí y su equipo modificaron el proceso de reacción de Billups-Birch que habían utilizado con éxito para alterar los nanotubos de nitruro de boro para atacar las defensas de h-BN y unir carbonos de forma covalente.

Reducción de abedul, descubierto en la década de 1940 y mejorado en 2004 por el profesor emérito de química de Rice Edward Billups para funcionalizar nanotubos de carbono, libera electrones para unirse con otros átomos. En el proceso de Arroz, Martí y su equipo pueden controlar la cantidad de funcionalización de h-BN variando la cantidad de litio en la reacción.

El litio es un metal alcalino que arroja electrones libres cuando se combina con amoníaco licuado. Mezclado con hojuelas de h-BN y una fuente de carbono, 1-bromododecano en este caso, la reacción produce un radical alquilo, una especie química que reacciona con h-BN y forma un enlace.

Martí dijo que es el mejor método encontrado hasta ahora para modificar h-BN, que resiste el cambio incluso a altas temperaturas. "Coges un poco de grafito y lo pones en un horno a 800 grados (Celsius), y se habra ido ", dijo." Tome nitruro de boro hexagonal y haga lo mismo, y seguirá ahí sonriéndote.

"Eso te da una idea de lo estable que es, y ese es el problema que queríamos abordar, "Dijo Martí." El material es bueno para ciertas aplicaciones, sino para controlar sus propiedades para la fabricación, hay que injertar diferentes grupos en la superficie ".

Dijo que una relación molar de 20 a 1 de litio a h-BN optimizó el proceso de injerto de cadenas de carbono en la superficie y los bordes.

Debido a que la base h-BN permanece estable a altas temperaturas, se puede devolver a su estado original simplemente quemando las cadenas funcionales.

Mientras que h-BN es naturalmente hidrofílico (atrae agua), los carbonos funcionales los hacen casi superhidrofóbicos (evitan el agua), una buena propiedad para hacer películas protectoras, Dijo Martí. Pero incluso cuando se mejora, las escamas siguen siendo susceptibles de dispersión en disolventes no polares.

Martí dijo que su grupo está explorando qué otros tipos de moléculas se pueden injertar en el grafeno blanco. "¿Qué pasa con los grupos de benceno? ¿Qué pasa con los éteres? ¿Qué pasa con los grupos que lo harán compatible con otros materiales?

"Hay mucho interés en fabricar materiales compuestos entre h-BN, nanotubos y polímeros de nitruro de boro, ", dijo." En última instancia, nos gustaría injertar diferentes grupos en h-BN y construir una biblioteca, una especie de caja de herramientas, de grupos funcionales que se pueden utilizar con estos materiales ".