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Graphene Coated Nanoparticles and Nanograins

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El grafeno llega a la nanoescala

Unos investigadores capitalizan sus conocimientos y experiencia sobre el grafeno para llevar el uso de este metamaterial al ámbito de las nanopartículas y los nanogranos.

Investigación fundamental

El grafeno, una forma del carbono que consta de una monocapa de átomos dispuestos en una red hexagonal bidimensional, constituye un elemento fundamental para múltiples aplicaciones industriales como, por ejemplo, los semiconductores, los dispositivos electrónicos, las baterías eléctricas y los materiales compuestos. Ahora, gracias al trabajo del proyecto financiado con fondos europeos GRANN, su uso se ha ampliado a la nanoescala. Liv Hornekaer, física de la Universidad de Aarhus y coordinadora del proyecto GRANN, comenta: «Este proyecto, respaldado por el Consejo Europeo de Investigación, permitió aprovechar las excelentes propiedades del grafeno, algo que logramos al diseñar y sintetizar nuevas familias de grafeno nanoestructurado mediante rutas de síntesis avanzadas y funcionalización química».

Varios resultados importantes

El proyecto GRANN reunió a un equipo de expertos en síntesis de grafeno, materiales de recubrimiento de grafeno y control de las propiedades electrónicas del grafeno en muestras macroscópicas. Juntos lograron varios resultados relevantes como, por ejemplo, el desarrollo de nuevos métodos para sintetizar estructuras de nanopuntos de grafeno. Los investigadores estudiaron asimismo la reactividad química del nanografeno y de hidrocarburos aromáticos policíclicos en condiciones interestelares. Otro resultado destacado del proyecto implicó el desarrollo de un método innovador para diseñar una apertura de banda prohibida ajustable en el grafeno mediante la creación de estructuras a nanoescala de funcionalización con hidrógeno y con simetría ajustable. «Demostramos la existencia de nuevas rutas de reacción química y grupos de funcionalización para el grafeno sobre sustratos metálicos», explica Hornekaer. «En concreto, confirmamos que el grafeno media la actividad catalítica de la superficie metálica subyacente, lo que permite la funcionalización química con hidrógeno molecular excitado y la estabilización de un nuevo grupo de unión para oxígeno atómico en el grafeno». Los investigadores comprobaron además la forma en la que el grafeno puede actuar como material de recubrimiento en aleaciones metálicas de grado industrial y la manera en la que las nanoestructuras de funcionalización con hidrógeno pueden mejorar las propiedades protectoras de tales materiales de recubrimiento. «El proyecto corroboró de forma indiscutible el potencial de los materiales de recubrimiento de grafeno y los materiales de recubrimiento de grafeno mejorado mediante funcionalización como materiales de recubrimiento anticorrosivos en superficies de aplicaciones industriales», agrega Hornekaer.

Abrir la puerta a nuevas oportunidades de investigación

De los muchos logros del proyecto, Hornekaer está muy orgullosa del desarrollo de un método para aprovechar la simetría de los patrones de funcionalización para diseñar una apertura de banda prohibida en el grafeno. «Al permitirnos controlar la funcionalización con hidrógeno del grafeno, pudimos producir grafeno nanoestructurado con simetría variable», recalca Hornekaer. Los resultados de esta índole son los que abren la puerta a nuevas oportunidades de investigación. La investigación iniciada por el proyecto GRANN continúa bajo el liderazgo de Hornekaer en el nuevo Centro de Catálisis Interestelar de la Universidad de Aarhus (Dinamarca) y en la Universidad de Leiden (los Países Bajos). El trabajo de Hornekaer abordará el estudio de la actividad catalítica del nanografeno y las nanopartículas carbonosas para crear moléculas orgánicas complejas en condiciones interestelares. «Nuestro objetivo es determinar si los componentes moleculares básicos de la vida pueden ser catalizados en el espacio interestelar, es decir, las regiones donde se forman nuevas estrellas y planetas. Este trabajo se basará sobre todo en los resultados obtenidos y las técnicas desarrolladas durante el proyecto GRANN», concluye Hornekaer.

Palabras clave

GRANN, grafeno, nano, materiales de recubrimiento, nanopartículas, nanoestructurado, aleaciones

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27 Mayo 2021