Ilustración esquemática de estructuras jerárquicas de haces de nanofibras de carbono hechos de moléculas de nanografeno deformadas y mordidas. Crédito:NINS / IMS
El nanografeno es flexible, pero más fuerte que el acero. Con propiedades físicas y electrónicas únicas, el material consta de moléculas de carbono de un solo átomo de espesor dispuestas en forma de panal. Aún temprano en el desarrollo tecnológico, Los métodos de fabricación actuales requieren la adición de sustituyentes para obtener un material uniforme. Los métodos sin aditivos dan como resultado fibras quebradizas, hasta ahora.
Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado el autoensamblaje, alambres de nanografeno estables y fuertes. Los resultados fueron publicados el 24 de marzo en Revista de la Sociedad Química Estadounidense .
El equipo, dirigido por Yasutomo Segawa, profesor asociado del Instituto de Ciencias Moleculares, parte de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón, se propuso sintetizar curvas, nanographenes apilables infinitamente, como papas fritas en una lata de cartón, que pueden ensamblarse en nanocables.
"Los alambres de hidrocarburos apilados de manera efectiva tienen el potencial de usarse como una variedad de materiales nano-semiconductores, "Dijo Segawa." Anteriormente, ha sido necesario introducir sustituyentes que no estén relacionados o inhiban la función electrónica deseada para poder controlar el ensamblaje de los cables ".
Al eliminar sustituyentes, o aditivos, del proceso de fabricación, Los investigadores pueden desarrollar materiales moleculares que tengan un función electrónica deseada, según Segawa. Con este objetivo en mente, el equipo desarrolló una molécula llamada nanografeno deformado 'mordido' (bWNG), con 68 átomos de carbono y 28 átomos de hidrógeno formando una forma de "manzana mordida". Creado como una solución, cuando se deja evaporar durante 24 horas en presencia de hexano, un ingrediente de la gasolina con seis átomos de carbono, el bWNG se convierte en un gel.
Estructura de nanofibras supramoleculares de doble hélice ensambladas a partir de nanografenos deformados 'mordidos' (bWNG). (Arriba a la izquierda) Un conjunto de dos bWNG. (Abajo a la izquierda) Vista superior de una nanofibra. Se forma una doble hélice con un diámetro de 2.8 nm con cada molécula desplazada 45 grados. (Medio) Vista lateral de una nanofibra. (Derecha) Paquetes de nanofibras. Crédito:NINS / IMS
Los investigadores intentaron recristalizar las moléculas de la solución original para examinar la estructura específica del gel de bWNG mediante cristalografía de rayos X. Esta técnica puede revelar la estructura atómica y molecular de un cristal irradiando la estructura con rayos X y observando cómo difractan.
"Intentamos recristalizar muchas veces para determinar la estructura, pero creció a solo unos pocos cientos de nanómetros, "Segawa dijo, observando que este tamaño es demasiado pequeño para la cristalografía de rayos X. "Fue sólo por difracción de electrones, un nuevo método para determinar la estructura de materiales orgánicos, que pudimos analizar la estructura ".
La difracción de electrones es similar a la cristalografía de rayos X, pero usa electrones en lugar de rayos X, resultando en un patrón de interferencia con el material de muestra que indica la estructura interna.
El panel superior muestra la estructura molecular del nanografeno deformado 'mordido' (bWNG). La parte inferior izquierda muestra una fotografía de organogel de bWNG y la parte inferior derecha muestra una imagen microscópica de nanofibras hechas de bWNG. Crédito:NINS / IMS
Descubrieron que el gel bWNG constaba de doble hebra, nanofibras de doble hélice que se ensamblaron a partir de curvas, nanografenos apilables.
"La estructura de las nanofibras es una doble hélice de doble hebra, que es muy estable y, por lo tanto, fuerte, "Dijo Segawa." Siguiente, nos gustaría realizar un cable semiconductor hecho completamente de átomos de carbono ".
