El grafeno monocapa encuentra aplicaciones prácticas en muchos campos, gracias a sus deseables propiedades intrínsecas. Sin embargo, estas propiedades también pueden limitar sus potenciales. La adición de átomos extraños puede ayudar, pero requiere un control preciso. Ahora, investigadores de Corea del Sur inventaron una metodología simple para lograr un control preciso sobre la integración de átomos extraños con grafeno, el desarrollo de heteroestructuras compuestas basadas en grafeno que se pueden utilizar para almacenar energía a bajo costo y fabricar ultrafinas, electrónica portátil.

Pocos materiales han robado el protagonismo como el grafeno. Desde su descubrimiento, el grafeno se ha convertido en el recurso preferido de casi cualquier tecnología, gracias a sus propiedades excepcionales como alta superficie, estabilidad química, y alta resistencia mecánica y elasticidad. Sin embargo, a pesar de sus aplicaciones aparentemente ilimitadas, El potencial del grafeno sigue subutilizado debido a varios factores, más notablemente su espesor de un solo átomo, inercia química, y la falta de brecha energética.

Una forma de superar estas limitaciones es integrando el grafeno con otros materiales, como los metales, aisladores, y semiconductores, para formar estructuras compuestas con propiedades deseables. Por ejemplo, Los investigadores están agregando óxidos de metal al grafeno para crear nanoestructuras de monocapa de grafeno / óxido de metal (GML / MONS) que tienen propiedades físicas y químicas mejoradas. Sin embargo, depositar capas uniformes de óxidos metálicos sobre grafeno sin alterar las características de la capa de grafeno es un gran desafío.

En un nuevo estudio publicado en Nano energía , un equipo de científicos de materiales de Corea del Sur ha desarrollado GML / MONS mediante el uso de una técnica de baja temperatura conocida como deposición electroquímica, en el que cultivaron nanoestructuras de óxido metálico exclusivamente en los sitios de defectos nativos del grafeno. Lo lograron sumergiendo una capa de grafeno de un solo átomo de espesor en una solución precursora de óxido metálico. Ajustando el tiempo de deposición, los científicos pudieron depositar con precisión el óxido metálico en la monocapa de grafeno, creando estructuras compuestas con propiedades únicas en el proceso. "Monocapas de grafeno integradas con óxido metálico con densidades más bajas (≤30 μg / cm ² ) poseen menos defectos, mientras que aquellos con densidades más altas tienen características sinérgicas, "explica el profesor Sungwon Lee del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST), Corea del Sur, que formaba parte del equipo de investigación.

Controlando el espesor y la densidad del óxido metálico, los científicos desarrollaron óxido de cobalto de alta densidad energética (Co ₃ O ₄ ) / Micro-supercondensadores basados ​​en GML que podrían utilizarse como fuente de energía, y fotorresistores ultrafinos basados ​​en óxido de zinc (ZnO) / GML que poseían una excelente flexibilidad y facilidad de uso.

Los científicos están entusiasmados con las perspectivas futuras de su novedosa metodología. "Esta nueva clase de heteroestructuras podría adoptarse para la fabricación de dispositivos de almacenamiento y conversión de energía no tóxicos y de bajo costo, así como para el desarrollo de dispositivos ultrafinos, ligero, y dispositivos montables en la piel que se pueden integrar con sistemas de monitoreo de la salud en tiempo real, "comenta el profesor Lee.

Los hallazgos del equipo allanan el camino para el desarrollo de biocompatibles, durable, Respetuoso del medio ambiente, y materiales ultraligeros a base de grafeno.