p (PhysOrg.com) - Flocos gigantes de óxido de grafeno em agregado de água, como uma pilha de panquecas, mas infinitamente mais fino, e no processo ganham características que os cientistas de materiais podem achar deliciosas. p Um novo artigo de cientistas da Rice University e da University of Colorado detalha como as fatias de grafeno, a forma de átomo único de carbono, em uma solução, organizam-se para formar um cristal líquido nemático no qual as partículas flutuam livremente, mas estão alinhadas.

p Isso já era conhecido. A nova reviravolta é que se os flocos - neste caso, óxido de grafeno - são grandes e concentrados o suficiente, eles mantêm seu alinhamento à medida que formam um gel. Esse gel é um precursor útil para a fabricação de metamateriais ou fibras com propriedades mecânicas e eletrônicas exclusivas.

p A equipe relatou sua descoberta online esta semana no jornal Royal Society of Chemistry Matéria Macia . Os autores do arroz incluem Matteo Pasquali, professor de engenharia química e biomolecular e de química; James Tour, o T.T. e W.F. Chao Chair em Química, bem como professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais e de ciência da computação; pesquisador associado de pós-doutorado Dmitry Kosynkin; e os alunos de graduação Budhadipta Dan e Natnael Behabtu. Ivan Smalyukh, um professor assistente de física na Universidade do Colorado em Boulder, liderou pesquisas para seu grupo, em que Dan atuou como cientista visitante.

p "Materiais de grafeno e fases fluidas são uma grande área de pesquisa, "Pasquali disse." Do ponto de vista fundamental, fases fluidas compreendendo flocos são relativamente inexploradas, e certamente quando os flocos têm propriedades eletrônicas importantes.

p "Do ponto de vista da aplicação, grafeno e óxido de grafeno podem ser blocos de construção importantes em áreas como eletrônica flexível e materiais condutores e de alta resistência, e podem servir como modelos para ordenar estruturas plasmônicas, " ele disse.

p Por "gigante, "os pesquisadores se referiram a flocos irregulares de óxido de grafeno até 10, 000 vezes mais largos do que altos. (Isso ainda é incrivelmente pequeno:em média, cerca de 12 mícrons de largura e menos de um nanômetro de altura.) Estudos anteriores mostraram que pedaços menores de grafeno puro suspenso em ácido formariam um cristal líquido e que o óxido de grafeno faria o mesmo em outras soluções, incluindo água.

p Desta vez, a equipe descobriu que se os flocos forem grandes e concentrados o suficiente, a solução torna-se semissólida. Quando eles restringiram o gel a uma pipeta fina e evaporaram um pouco da água, os flocos de óxido de grafeno se aproximaram uns dos outros e se empilharam espontaneamente, embora imperfeitamente.

p "A parte empolgante para mim é a ordenação espontânea de óxido de grafeno em um cristal líquido, que ninguém tinha observado antes, "disse Behabtu, um membro do laboratório de Pasquali. "Ainda é um líquido, mas está ordenado. Isso é útil para fazer fibras, mas também pode induzir ordem em outras partículas, como nanobastões. "

p Ele disse que seria uma questão simples aquecer o gel concentrado e extrudá-lo em algo como fibra de carbono, com propriedades aprimoradas fornecidas por "mix-ins."

p Testando as possibilidades, os pesquisadores misturaram microtriangulos de ouro e microbastões de vidro na solução, e descobriu que ambos foram efetivamente forçados a se alinhar com os flocos da panqueca. Sua inclusão também ajudou a equipe a obter a confirmação visual da orientação dos flocos.

p O processo oferece a possibilidade de ordenação em larga escala e alinhamento de partículas plasmônicas como ouro, nanobastões de prata e paládio, componentes importantes em dispositivos optoeletrônicos e metamateriais, eles relataram.

p Behabtu acrescentou que o aquecimento do gel "reticula os flocos, e isso é bom para a resistência mecânica. Você pode até mesmo aquecer óxido de grafeno o suficiente para reduzi-lo, retirando o oxigênio e transformando-o novamente em grafite. "