p O grafeno - átomos de carbono empacotados em uma estrutura de favo de mel - exibe propriedades físicas e eletrônicas excepcionais não encontradas em materiais convencionais. Decorar a superfície do grafeno com nanopartículas pode melhorar ainda mais o desempenho do material, mas a técnica de fabricação tem seus desafios. Verawati Tjoa e colegas de trabalho do Instituto de Tecnologia de Fabricação A * STAR de Cingapura e da Universidade Tecnológica de Nanyang agora demonstraram uma maneira fácil de decorar a superfície do grafeno com nanopartículas de ouro. O material resultante é mais sensível e versátil do que o grafeno não decorado para detecção de gás. p Embora o grafeno de alta pureza seja obtido através da esfoliação mecânica de grafite de alta qualidade, este método não é adequado para aplicações em grande escala. Tjoa e sua equipe concentraram sua atenção no óxido de grafeno reduzido (rGO), que é muito mais acessível e prático para aplicativos, e estudou como anexar nanopartículas de ouro pode afetar as propriedades físicas do material. Eles obtiveram folhas de óxido de grafeno reduzido decoradas com ouro (Au-rGO) por imersão das folhas de óxido de grafeno em ácido cloroáurico antes da redução química.

p A formação de nanopartículas metálicas já foi relatada antes, mas, como explica Tjoa, “[este trabalho] é o primeiro de seu tipo a estudar as propriedades eletrônicas desses sistemas”. A caracterização elétrica mostra imediatamente que o Au-rGO é positivamente dopado e possui menor condutividade que o rGO. A menor condutividade é provavelmente devido ao espalhamento de cargas nas nanopartículas de metal. O doping positivo pode ser atribuído à transferência de elétrons do óxido de grafeno para o sal de metal durante a formação das nanopartículas de ouro, como foi confirmado por meio de experimentos de espectroscopia Raman.

p Os pesquisadores encontraram resultados interessantes quando expuseram as camadas de Au-rGO a vários gases. No caso do sulfeto de hidrogênio, um gás que atua como um doador de elétrons, a condutividade das camadas Au-rGO mostrou uma redução acentuada, indicando a injeção de elétrons na folha, o que, por sua vez, leva a um menor número de orifícios condutores. Esta modulação atual sob a exposição ao sulfeto de hidrogênio é significativa, uma vez que o grafeno não modificado é sensível a gases oxidantes, como o dióxido de nitrogênio, mas não para gases tóxicos como o sulfeto de hidrogênio. A sensibilidade também é maior quando nanopartículas de ouro estão presentes, uma vez que permitem a injeção de orifícios extras no plano rGO, resultando em maior condutividade. Os pesquisadores também realizaram experimentos adicionais com rGO decorado com prata, produzindo resultados qualitativamente semelhantes.

p A sensibilidade do material decorado com nanopartículas pode ser ajustada alterando o número de nanopartículas anexadas. “Este trabalho é a primeira demonstração de como a introdução de nanopartículas de metal pode levar a novos recursos de detecção no grafeno, ”Diz Tjoa.