[ad_1]
Investigadores de la Universidad Rice han descubierto cómo fluyen los materiales bidimensionales en los líquidos, lo que podría permitir a los científicos crear materiales a escala macroscópica con propiedades similares.
Los nanomateriales bidimensionales son extremadamente delgados ⎯ sólo unos pocos átomos de espesor ⎯ Materiales en forma de lámina. Se comportan de manera muy diferente a los materiales a los que estamos acostumbrados en la vida cotidiana y pueden tener propiedades realmente útiles: pueden soportar mucha fuerza, soportar altas temperaturas, etc. Para aprovechar estas propiedades únicas, necesitamos encontrar formas de convertirlas en materiales más grandes, como películas y fibras.
Utana Umezak, investigadora principal y estudiante de posgrado, Universidad Rice
Las láminas de materiales 2D deben alinearse correctamente para preservar sus propiedades únicas a granel, un proceso que a menudo ocurre durante la fase de solución. Los investigadores de la Universidad Rice se centraron en dos materiales: el nitruro de boro hexagonal, que tiene una estructura similar al grafeno pero está formado por átomos de boro y nitrógeno, y el grafeno, que está formado por átomos de carbono.
Estábamos particularmente interesados en el nitruro de boro hexagonal, a veces llamado “grafeno blanco”, que, a diferencia del grafeno, no conduce electricidad pero tiene una alta resistencia a la tracción y es químicamente estable. Entre otras cosas, descubrimos que la difusión del nitruro de boro hexagonal en solución no se entendía muy bien. De hecho, cuando revisamos la literatura, descubrimos que lo mismo ocurría con el grafeno. No pudimos encontrar un informe sobre la dinámica de difusión a nivel de molécula única para estos materiales, lo que nos motivó a abordar este problema.
Angel Martí, Profesor de Química, Bioingeniería, Ciencia de Materiales y Nanoingeniería, Universidad Rice
Los investigadores utilizaron un tensioactivo fluorescente, como un jabón incandescente, para marcar las muestras de nanomateriales y visualizar su movimiento. Los investigadores podrían rastrear las trayectorias de las muestras y descubrir la relación entre su tamaño y su movimiento viendo vídeos de su movimiento.
Umezaki añadió: “Durante nuestra observación, notamos una tendencia interesante entre la velocidad de su movimiento y su tamaño. Podríamos expresar la tendencia con una ecuación relativamente simple, lo que significa que podemos predecir el movimiento matemáticamente.«
Se demostró que el grafeno se mueve más lento en una solución líquida, probablemente porque sus capas son más delgadas y flexibles que el nitruro de boro hexagonal, lo que resulta en una mayor fricción. Los investigadores creen que la fórmula generada a partir del experimento podría usarse para describir cómo se mueven otros materiales 2D en situaciones similares.
Martí explicó: “Es importante entender cómo funciona la difusión de estos materiales en un ambiente confinado. ⎯ si queremos producir fibras, por ejemplo ⎯ Extruimos estos materiales a través de inyectores o hileras muy finas. Así que este es el primer paso para comprender cómo se componen y se comportan estos materiales cuando se encuentran en este entorno confinado.«
Como uno de los primeros estudios que analiza la hidrodinámica de materiales de nanoláminas 2D, este estudio llena un vacío en el campo y podría resultar útil para resolver problemas en la fabricación de materiales 2D.
“Nuestro objetivo final al estudiar estos bloques de construcción es poder crear materiales macroscópicos.Martí continuó.
Los autores correspondientes del estudio son Anatoly Kolomeisky, Profesor Rice de Química e Ingeniería Química y Biomolecular, y Matteo Pasquali, Profesor AJ Hartsook de Ingeniería Química y Biomolecular y Profesor de Química, Ciencia de Materiales y Nanotecnología.
La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias (1807737, 2108838), la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea (FA9550-19-1-7045) y la Fundación Welch (C-2152, C-1668, C-1559).
Referencia de la revista:
Umezaki, U., et. Alabama. (2024) Difusión browniana de nanohojas hexagonales de nitruro de boro y grafeno en dos dimensiones. ACS Nano. doi:10.1021/acsnano.3c11053.
Fuente: https://www.rice.edu/
[ad_2]