Las nanoláminas son materiales bidimensionales finamente estructurados y tienen un gran potencial para la innovación. Están fijados unos encima de otros en cristales estratificados y primero deben separarse entre sí para que puedan usarse, por ejemplo, para filtrar mezclas de gases o para barreras de gases eficientes. Un equipo de investigación de la Universidad de Bayreuth ha desarrollado un proceso suave y respetuoso con el medio ambiente para este difícil proceso de deslaminación que incluso se puede utilizar a escala industrial. Esta es la primera vez que un cristal del grupo tecnológicamente atractivo de las zeolitas se utiliza para un amplio campo de aplicaciones potenciales.

El proceso de delaminación desarrollado en Bayreuth bajo la dirección del Prof. Dr. Josef Breu se caracteriza por el hecho de que las estructuras de las nanoláminas aisladas entre sí permanecen intactas. También tiene la ventaja de que se puede utilizar a temperatura ambiente normal. Los investigadores presentan sus resultados en detalle en Science Advances .

Las nanoláminas bidimensionales, que se encuentran una encima de la otra en cristales estratificados, se mantienen unidas por fuerzas electrostáticas. Para que puedan ser utilizados para aplicaciones tecnológicas, las fuerzas electrostáticas deben superarse y las nanoláminas deben separarse entre sí. Un método particularmente adecuado para esto es el hinchamiento osmótico, en el cual las nanoláminas son forzadas a separarse por el agua y las moléculas e iones disueltos en ella. Sin embargo, hasta ahora solo ha sido posible aplicarlo a unos pocos tipos de cristales, incluidos algunos minerales arcillosos, titanatos y niobatos. Sin embargo, para el grupo de las zeolitas, cuyas nanoláminas son muy interesantes para la producción de membranas funcionales debido a sus estructuras finas que contienen silicatos, el mecanismo de hinchazón osmótica aún no ha sido aplicable.

El equipo de investigación de Bayreuth ha encontrado ahora, por primera vez en colaboración interdisciplinaria, una forma de utilizar el hinchamiento osmótico para la separación suave de los cristales de ilerita, que pertenecen al grupo de las zeolitas. En el proceso, las moléculas grandes de azúcar se insertan primero en los estrechos espacios entre las nanoláminas. Posteriormente, las nanoláminas, que se apilan una encima de la otra y se alinean estructuralmente, se separan con agua. En el proceso, su espaciado se vuelve considerablemente más grande. Ahora las nanoláminas se pueden separar más horizontalmente en diferentes direcciones:tras el secado posterior, se crea una superficie sólida que se compone de muchas nanoláminas. Estos están apilados como naipes, superpuestos solo en los bordes y dejando solo unos pocos espacios. El diámetro de las nanoláminas individuales es unas 9000 veces mayor que su grosor.

Esto ahora abre la posibilidad de fijar una mayor cantidad de superficies de este tipo una encima de la otra y construir nuevos materiales en capas. El objetivo de este proceso es que las nanoestructuras de las superficies del nuevo material se compensan entre sí. En consecuencia, sus espacios no están exactamente uno encima del otro, por lo que las moléculas, los iones o incluso las señales de luz no pueden penetrar directamente en el nuevo material. Esta estructura general laberíntica permite una amplia gama de aplicaciones potenciales, como en los envases utilizados para mantener frescos los alimentos, en componentes para optoelectrónica y posiblemente incluso en baterías. + Explora más

Nuevas nanoláminas de estructuras metalorgánicas desarrolladas para revestimientos anticorrosivos