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Un mayor conocimiento de la química del grafeno

Un equipo de investigadores desarrolló métodos novedosos de producción de grafeno que le conferirán unas propiedades químicas y físicas nuevas y superiores.
Un mayor conocimiento de la química del grafeno
El grafeno se puede conseguir a partir de la exfoliación mecánica del grafito o por deposición química de vapores sobre láminas metálicas. Estos métodos producen grafeno de buena calidad, pero que todavía precisa cierto posprocesamiento si se destina a funciones específicas, lo cual supone una dificultad.

Las labores desarrolladas en el marco de la iniciativa MULTIGRAPHCHEM (Multifunctional graphene by means of a chemical approach), financiada por la Unión Europea, se orientaron a la síntesis de grafeno multifuncional y de otros materiales bidimensionales relacionados, utilizando para ello métodos químicos novedosos. El objetivo se fijó en funcionalizar el grafeno durante su síntesis y conferirle propiedades magnéticas, ópticas, electroquímicas y catalíticas.

Durante el desarrollo del proyecto MULTIGRAPHCHEM se sintetizaron varios materiales a base de grafeno funcionalizado soluble, empleando distintas moléculas orgánicas bajo métodos diversos. La investigación se dividió en dos apartados.

En primer lugar se sintetizaron derivados de grafeno funcionalizado covalentemente mediante vías reductoras de referencia, empleando para ello compuestos de intercalación de grafito (GIC). Con ello se avanzó de manera importante en la comprensión de los principios básicos de la funcionalización del grafeno por reducción, lo cual servirá de guía para diseñar conceptos novedosos en la funcionalización de este material.

El equipo de investigación estudió a continuación el método de funcionalización no covalente empleando diamidas de perileno hidrosolubles producidas específicamente. El grafeno funcionalizado se ensambló en forma de películas delgadas y se hibridó con nanopartículas metálicas. El compuesto resultante se utilizó para crear materiales a base de grafeno con propiedades electrónicas, optoelectrónicas y magnéticas de gran interés.

Todo el conocimiento adquirido sobre el grafeno se aplicó a desarrollar los aspectos químicos de otros materiales monoelementales superpuestos que guardan relación con el grafeno y que revisten una importancia capital. En este sentido, se desarrolló por vez primera la exfoliación en medio líquido de fósforo negro estabilizado por solventes y su funcionalización no covalente.

Se desarrolló asimismo un método de preparación de suspensiones muy estables de antimoneno de una o varias capas, de alta calidad, que constituye un compuesto novedoso muy interesante.

Estos resultados aportan una comprensión mayor de las propiedades químicas y físicas del grafeno y de otros materiales bidimensionales relacionados. Su efecto se hará notar ampliamente en el desarrollo de la ciencia de los materiales en los años venideros.

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Palabras clave

Grafeno, MULTIGRAPHCHEM, grafeno funcionalizado, nanopartículas, antimoneno
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