Tecnologia Científica

Adicionar átomos estranhos ao grafeno aumenta suas propriedades
Uma maneira de superar essas limitações é integrando o grafeno com outros materiais, como metais, isoladores e semicondutores, para formar estruturas compostas com propriedades desejáveis.
Por Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology - 01/09/2021


Dispositivos flexíveis montáveis ​​em pele que podem ser usados ​​para monitorar a saúde podem ser realizados usando monocamadas de grafeno. Crédito: Shutterstock

O grafeno monocamada encontra aplicações práticas em muitos campos, graças às suas propriedades intrínsecas desejáveis. No entanto, essas propriedades também podem limitar seus potenciais. A adição de átomos estranhos pode ajudar, mas requer um controle preciso. Agora, pesquisadores da Coréia do Sul inventaram uma metodologia simples para obter um controle preciso sobre a integração de átomos estranhos com o grafeno, desenvolvendo heteroestruturas compostas à base de grafeno que podem ser usadas para armazenar energia a baixo custo e fabricar eletrônicos ultrafinos e vestíveis.

Poucos materiais roubaram os holofotes como o grafeno. Desde sua descoberta, o grafeno se tornou a referência para quase todas as tecnologias disponíveis, graças às suas propriedades excepcionais, como alta área de superfície , estabilidade química e alta resistência mecânica e elasticidade. No entanto, apesar de suas aplicações aparentemente ilimitadas, o potencial do grafeno permanece subutilizado devido a vários fatores, principalmente a espessura de um único átomo, a inércia química e a falta de lacuna de energia.

Uma maneira de superar essas limitações é integrando o grafeno com outros materiais, como metais, isoladores e semicondutores, para formar estruturas compostas com propriedades desejáveis. Por exemplo, os pesquisadores estão adicionando óxidos de metal ao grafeno para criar nanoestruturas de monocamada / óxido de metal (GML / MONSs) com propriedades físicas e químicas aprimoradas. No entanto, depositar camadas uniformes de óxidos de metal sobre o grafeno sem perturbar as características da camada de grafeno é extremamente desafiador.

Em um novo estudo publicado na Nano Energy , uma equipe de cientistas de materiais da Coréia do Sul desenvolveu agora GML / MONSs usando uma técnica de baixa temperatura conhecida como deposição eletroquímica, na qual eles cultivaram nanoestruturas de óxido metálico exclusivamente nos locais de defeitos nativos de grafeno. Eles conseguiram isso imergindo uma camada de grafeno de um átomo de espessura em uma solução precursora de óxido metálico. Ajustando o tempo de deposição, os cientistas foram capazes de depositar com precisão o óxido de metal na monocamada de grafeno, criando estruturas compostas com propriedades únicas no processo. "Monocamadas de grafeno integradas com óxido de metal com densidades mais baixas (≤30 μg / cm 2) possuem menos defeitos, enquanto aqueles com densidades mais altas têm características sinérgicas ", explica o professor Sungwon Lee do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST), Coreia do Sul, que fez parte da equipe de pesquisa.

Ao controlar a espessura e a densidade do óxido de metal, os cientistas desenvolveram óxido de cobalto de alta densidade de energia (Co 3 O 4 ) / microssupercapacitores baseados em GML que poderiam ser usados ​​como fonte de energia e óxido de zinco ultrafino (ZnO) / GML fotorresistores com base que possuíam excelente flexibilidade e facilidade de uso.

Os cientistas estão entusiasmados com as perspectivas futuras de sua nova metodologia. "Esta nova classe de heteroestruturas pode ser adotada para a fabricação de dispositivos de conversão e armazenamento de energia não tóxicos e de baixo custo , bem como para o desenvolvimento de dispositivos ultrafinos, leves e montáveis ​​na pele que podem ser integrados com monitoramento de saúde em tempo real sistemas ", comenta o Prof. Lee.

As descobertas da equipe abrem caminho para o desenvolvimento de materiais biocompatíveis, duráveis, ecologicamente corretos e ultraleves à base de grafeno.

 

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