He sido químico orgánico profesional durante más de diez años, y uno de los desarrollos más emocionantes que he visto durante ese tiempo fue el descubrimiento de grafeno. El grafeno (que no debe confundirse con grafito) es una hoja molecular delgada hecha completamente a partir de moléculas de carbono. El compuesto se asemeja a una capa plana de hexágonos, todos fusionados en los bordes de los demás, como un mapa de cuadrícula hexagonal. La molécula tiene una gran variedad de orbitales de electrones superpuestos, lo que significa que es muy fácil para un electrón pasa libremente sobre la superficie del material y viaja grandes distancias. Esta alta conductividad del grafeno lo hace muy atractivo para su uso en la electrónica de película delgada, como transistores y pantallas.
Si bien el grafeno es muy emocionante para una gran cantidad de químicos y físicos, solo ha pasado en los últimos dos años Esos avances se han hecho en su producción. Si bien el grafeno crudo es realmente bastante simple de hacer, hay grandes dificultades para hacer grandes cantidades que también tienen un grosor uniforme. El grafeno solo es útil si se puede aislar en capas extremadamente delgadas (idealmente, un átomo de grosor). Hasta ahora, los métodos han variado desde el uso de cinta adhesiva para levantar capas únicas de carbono hasta un proceso más complicado llamado deposición de vapor químico o ECV. CVD. Al tomar una hoja delgada de metal caliente y exponerlo a una atmósfera de gas natural, el hidrógeno se elimina de las moléculas de metano y se deposita una capa delgada de carbono en el metal caliente.
Sin embargo, la producción actual de grafeno Las técnicas que utilizan CVD han alcanzado un problema. Si bien los objetos de metal pueden verse brillantes, suaves y reflectantes, tales apariencias pueden ser engañosas. En el nivel atómico, la superficie puede ser muy rugosa. Estas grietas y grietas microscópicas pueden llenarse con el grafeno depositado de la deposición de vapor. El resultado es una especie de impresión de carbono “positiva” de la superficie metálica “negativa”. Si bien técnicamente todo el material está formado por láminas de grafeno, no se puede separar en láminas separadas de grosor uniforme. Por lo tanto, no es muy útil. Hay una complicación adicional: las técnicas de CVD solo tienen éxito cuando la mayor parte del aire dentro de la cámara de muestra ha sido evacuada. Esto requiere potentes bombas de vacío que sean susceptibles a las fugas, y que son difíciles de manejar en una gran superficie. El área de electrónica orgánica durante más de una década), esta limitación sintética siempre me ha molestado. Es por eso que estaba emocionado de leer una publicación muy reciente en la American Chemistry Society Journal, Química de Materiales . Los investigadores revelan que el grafeno puede ser producido por CVD sobre una superficie grande y con presión atmosférica (no vacío). La clave es usar una lámina de cobre simple que se puede comprar a cualquier proveedor. La lámina se electropulan, que es una técnica que disuelve los picos y la rugosidad de la superficie de un material de metal sumergiendo el metal en un baño electrolítico. El metal de las superficies rugosas se disuelve más rápido que el metal empotrado, lo que significa que la suavidad de la superficie aumenta con el tiempo.
La lámina de cobre pulido resultante permite la producción de grafeno del metano a la presión atmosférica normal, lo que evita el uso de los problemáticos sistemas de vacío, y también permite una gran cantidad de grafeno a producido En seguida. He visto numerosos desarrollos en química orgánica que se hundieron por la falta de una síntesis práctica a gran escala. Afortunadamente, la producción de grafeno no seguirá las carreteras de estas otras tecnologías fallidas. El uso de este nuevo método permitirá que los químicos y físicos el acceso a una gran cantidad de grafeno de calidad a un bajo costo, que se traducirá en dispositivos electrónicos más baratos y mejores.
La fuente de este artículo se puede encontrar en:
Luo, Z., et al . “Efecto de la rugosidad del sustrato y la concentración de materia prima sobre el crecimiento del grafeno a escala de obleas en la química atmosférica”. Chem. Mater 2011 , 23 , 1441-1447.
