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(noticias nanowerk) Los materiales bidimensionales a base de grafeno se han convertido recientemente en el foco de la investigación científica debido a sus excepcionales propiedades estructurales, mecánicas, eléctricas, ópticas y térmicas. Entre ellas, son prometedoras las nanoláminas basadas en óxido de grafeno (GO), un derivado oxidado del grafeno, con dimensiones ultrafinas y extra anchas y superficies ricas en oxígeno. Los grupos funcionales que contienen oxígeno, como los grupos carboxi y hidroxi ácidos, crean cargas negativas densas, lo que hace que las nanohojas GO sean coloidalmente estables en agua. Esto los convierte en valiosos componentes básicos para los materiales blandos funcionales de próxima generación.
En particular, las nanohojas GO termosensibles han atraído mucha atención debido a su amplia gama de aplicaciones, desde membranas y superficies inteligentes hasta sistemas reciclables, actuadores de hidrogel y plataformas biomédicas. Sin embargo, las estrategias sintéticas predominantes para generar comportamientos termorresponsables requieren la modificación de las superficies de las nanohojas GO con polímeros termorresponsables como la poli (N-isopropilacrilamida). Este proceso es complejo y presenta limitaciones potenciales en esfuerzos de funcionalización posteriores.
Para abordar este desafío, investigadores dirigidos por el profesor asistente Koki Sano y el Sr. Shoma Kondo del Departamento de Química y Materiales de la Universidad Shinshu en Japón presentaron recientemente un enfoque innovador llamado «ingeniería de contracatación» para darle a las nanohojas GO la capacidad de conferir la capacidad de respuesta termosensible deseada. capacidad.
Su trabajo fue publicado en Interfaces y materiales aplicados de ACS (“Contraingeniería de nanohojas de óxido de grafeno para impartir capacidad de termorrespuesta”).
![Propiedades termorresponsivas de nanohojas de óxido de grafeno (GO) fabricadas con contrarresto](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63569_1.jpg)
dr. Sano explica: “Este estudio presenta una forma simplificada y eficiente de lograr la termorreactividad aprovechando los contracationes (iones cargados positivamente) que están presentes de forma natural en las nanohojas GO. El control de estos contraataques proporciona una herramienta poderosa para diseñar nanomateriales que respondan a estímulos”.
En su estudio, los investigadores crearon un protocolo sintético sólido que implica una reacción de dos pasos en agua para sintetizar nanohojas GO con contracationes específicos. Los contracationes de los grupos carboxi e hidroxi ácidos fueron reemplazados primero por protones mediante una reacción de intercambio. A esto le siguió una reacción ácido-base utilizando un anión hidróxido con los contraaniones deseados, lo que dio como resultado las nanohojas GO deseadas. Los estudios sistemáticos de su comportamiento termosensible revelaron que las nanohojas GO que contienen tetrabutilamonio (Bu) las contienen4norte+) Los contracationes mostraron una naturaleza termosensible inherente en ambientes acuosos sin necesidad de polímeros termosensible.
Además, los investigadores demostraron una transición sol-gel reversible caracterizada por procesos de autoensamblaje y autodesmontaje. Al calentarse, las nanohojas GO laminares basadas en Bu4N+ se volvieron a ensamblar con repulsión electrostática (estado sol) entre ellas y, en su lugar, formaron una red interconectada que, en cambio, está dominada por la atracción de van der Waals (estado gel). Los investigadores señalaron que esta notable transición en realidad se puede utilizar para desarrollar una tinta de escritura directa para construir arquitecturas de gel diseñables tridimensionalmente de las nanohojas GO.
En general, los resultados del estudio tienen implicaciones de largo alcance. “La síntesis controlada de nanohojas GO con contracationes personalizados ha abierto una ruta hacia materiales termorresponsivos versátiles y simplificados. «Las nanohojas GO termosensibles son componentes básicos prometedores para aplicaciones biomédicas, energéticas y ambientales, como membranas inteligentes, robótica blanda y sistemas reciclables, actuadores de hidrogel y soluciones biomédicas», enfatiza el Dr. sano «Además, la capacidad de escribir directamente con dispersiones de nanohojas GO aporta una nueva dimensión al diseño de materiales y permite la construcción sencilla de estructuras de gel complicadas», concluye.
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