p (PhysOrg.com) - Novos resultados por cientistas da Universidade Umeľ, Suécia, mostram que não apenas água, mas também solventes de álcool podem ser inseridos para expandir a estrutura do óxido de grafite sob condições de alta pressão. A informação é útil na busca de novos métodos para desenvolver materiais incríveis que poderiam ser usados, por exemplo, em nanoeletrônica e para armazenamento de energia. p O óxido de grafite tem uma estrutura em camadas como a grafite comum, usado em lápis, mas com maior distância entre as camadas. Ele também tem a capacidade única de incorporar vários solventes entre as camadas. Mesmo após 150 anos de estudos, a estrutura do óxido de grafite permanece um mistério.

p O interesse pelo óxido de grafite tem se aquecido recentemente devido à possibilidade de convertê-lo em grafeno - uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura. O grafeno tem o potencial de servir como base para uma classe totalmente nova de materiais, que são ultra-fortes e leves. Os materiais extraordinários poderiam, por exemplo, ser usados ​​para nanoeletrônica, em células solares, para preparação de papel excepcionalmente forte, e para melhorar a eficiência do combustível em carros e aviões. O óxido de grafite pode ser convertido em grafeno por aquecimento moderado e até mesmo por um flash de uma câmera comum. Um método alternativo é o tratamento químico de óxido de grafite disperso em solução. Para tornar a conversão de óxido de grafite em grafeno mais eficiente, os pesquisadores precisam saber informações detalhadas sobre a estrutura do óxido de grafite, incluindo sua estrutura em solução em várias condições.

p "Encontramos uma série de novos fenômenos para o óxido de grafite em condições de alta pressão. Isso dá possibilidades adicionais para desenvolver novos materiais compósitos relacionados ao grafeno usando tratamento de alta pressão e para modificar o óxido de grafite quimicamente. podemos inserir moléculas maiores entre as camadas de óxido de grafite devido à expansão da rede em condições de alta pressão. Também, quando as camadas de óxido de grafite são separadas por várias camadas de solvente é mais provável que fiquem separadas após a redução, evitando assim a formação de grafite e auxiliando na síntese de grafeno ", diz o Dr. Alexandr Talyzin.

p No ano passado, uma equipe internacional de cientistas da Suécia, Hungria, Alemanha e França relataram uma propriedade incomum do óxido de grafite:a estrutura se expandiu sob condições de alta pressão devido à inserção de água líquida. O novo estudo liderado por cientistas da Universidade de Umeľ e realizado na linha de luz suíço-norueguesa (ESRF, Grenoble) relata que não apenas água, mas também solventes de álcool (metanol e etanol) podem ser inseridos entre as camadas de grafeno oxidado sob condições de alta pressão.

p "Contudo, isso acontece de uma maneira muito diferente em comparação com quando a água é inserida sob alta pressão. O álcool é inserido em uma única etapa como uma camada completa na estrutura a uma certa pressão, enquanto a inserção da água ocorre gradualmente, sem etapas claras ", disse o Dr. Alexandr Talyzin. Experimentos com misturas de metanol e água provaram que a água entre as camadas de óxido de grafite está no estado líquido e permanece líquido mesmo quando a água em massa se solidifica em torno dos grãos do material.

p “A quantidade extra de água e metanol também é liberada da estrutura quando a pressão diminui, o que resulta em um efeito estrutural único de "respiração". Também é notável que para o etanol a estrutura expandida de alta pressão foi observada mesmo após a liberação total de pressão ", diz o Dr. Alexandr Talyzin.

p Os experimentos foram realizados usando células de bigorna de diamante, que permitem comprimir pequenas amostras a pressões muito altas e estudar transformações de fase usando difração de raios-X através de diamantes. Os novos resultados são publicados em J. Am. Chem. Soc por Alexandr V. Talyzin, Bertil Sundqvist, (Suécia), Tamás Szabó, Imre Dekany (Hungria) e Vladimir Dmitriev (França).