Un equipo de investigación colaborativo ha fabricado una construcción con forma de balón de fútbol utilizando un ensamblaje de borde a borde de materiales semiconductores 2D. La investigación ha aparecido en la portada de la edición en línea de la Angewandte Chemie International Edition. diario.
El equipo de investigación, dirigido por el profesor In Su Lee y Ph.D. El candidato Sun Woo Jang del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), junto con el Profesor Kwangjin An del Departamento de Energía e Ingeniería Química del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), controlaron con éxito la interacción entre los bordes de nanoláminas de sílice 2D (2D-SiNS) para crear una estructura similar a un balón de fútbol.
La estructura plana de las nanohojas 2D exhibe propiedades mecánicas y ópticas únicas, lo que las hace versátiles en dispositivos semiconductores, catalizadores, sensores y muchos otros sectores. La fuerte atracción de fuerzas intermoleculares (van der Waals) entre láminas normalmente da como resultado una estructura donde las caras están en contacto directo, comprometiendo la estabilidad mecánica de la funcionalidad catalítica.
En el estudio, el equipo de investigación desarrolló una técnica de ensamblaje de borde a borde para 2D-SiNS. En el caso de 2D-SiNS, la distribución de carga varía según la curvatura de la superficie o las características estructurales y, por lo general, la región del borde es sensible a las diferencias en la distribución de carga.
El equipo de investigación aprovechó esta propiedad para inducir interacciones entre los bordes de 2D-SiNS. A diferencia del montaje tradicional cara a cara, esta técnica se centra en el montaje de bordes.
Este avance permitió a los investigadores ensamblar 2D-SiNS en estructuras huecas con forma de balón de fútbol, demostrando una estabilidad mecánica y durabilidad excepcionales incluso en condiciones difíciles, incluidas altas temperaturas y diversos disolventes. Además, esta estructura evitó la agregación involuntaria de nanoestructuras e inhibió la formación de coque, lo que impide la actividad catalítica.
Estas características estructurales aumentaron significativamente la superficie del 2D-SiNS ensamblado, mejorando la eficiencia de las reacciones catalíticas y facilitando el movimiento suave de los reactivos. Es importante destacar que, cuando se sometió a reacciones continuas a altas temperaturas, demostró una excelente actividad catalítica y durabilidad en la producción de hidrógeno y monóxido de carbono a partir de metano y dióxido de carbono.
El investigador principal del estudio, el profesor In Su Lee, dijo:"Estoy encantado no sólo por la mejor comprensión del ensamblaje de materiales a nanoescala, sino también por haber allanado el camino para el desarrollo de nanomateriales 2D estables y funcionales". P>
Más información: Sun Woo Jang et al, Ensamblaje similar a un balón de fútbol de nanohojas de sílice 2D orientadas de borde a borde:un soporte catalizador prometedor para la reforma a alta temperatura, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202316630
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
