(Phys.org) - Folhas únicas de grafeno, um material curioso com apenas 1 átomo de espessura, são 100 vezes mais reativos quimicamente do que folhas duplas ou triplas, Cientistas de Stanford afirmam em um novo artigo publicado online em 17 de janeiro em ACS Nano . Compreendendo a reatividade química do grafeno, eles dizem, é a chave para colocar este material exclusivo para funcionar.

O grafeno é uma estrutura de átomos de carbono semelhante a um arame de galinha. O altamente condutivo, material superleve e super resistente é uma promessa para aplicações em computação, energia solar e detecção química. Mas os cientistas de materiais ainda estão investigando as propriedades notáveis ​​do grafeno e seus usos potenciais.

"O objetivo da comunidade do grafeno é adaptar as propriedades do grafeno, "disse o físico pós-doutorado de Stanford Michael Neumann." A maioria dessas operações envolve a modificação química do material, então você precisa ter alguma ideia de qual é a reatividade química do grafeno e quais fatores influenciam essa reatividade. "

Neumann e o estudante de graduação Georgi Diankov, ambos os membros do grupo de pesquisa em física de David Goldhaber-Gordon, bombardeou folhas únicas e múltiplas de grafeno com átomos de hidrogênio altamente reativos gerados em um fluxo de gás carregado, ou plasma.

Quando eles examinaram o grafeno no Laboratório de Nanocaracterização de Stanford, eles encontraram algo surpreendente. As camadas únicas de grafeno foram crivadas de poços de corrosão, como queijo suíço. Camadas mais espessas, mesmo 1 átomo mais espesso, quase não foram perfurados. Os poços de corrosão nas camadas individuais superaram os outros 100 para 1.

Os poços são causados ​​por átomos de carbono no grafeno reagindo com átomos de hidrogênio, presumivelmente criando moléculas de metano que se elevam e saem da folha de grafeno. As folhas repousam sobre um substrato de óxido de silício ", "que participa da reação de corrosão. As folhas multicamadas ficam mais protegidas do efeito do substrato.

Os pesquisadores também notaram que os poços de gravação em monocamada eram circulares, enquanto os poucos poços de corrosão encontrados em camadas mais espessas eram hexagonais. Por que a diferença?

"A resposta curta é, nós realmente não sabemos, "Neumann disse, mas ele especula que a participação do substrato na reação de corrosão pode ser a causa.

O grafeno foi descoberto em 2004 por cientistas na Inglaterra que usaram fita adesiva para descascar camadas únicas de grafeno de flocos maiores de grafite. Diankov e Neumann usaram a mesma técnica para preparar amostras de grafeno para seus experimentos.

As folhas de grafeno "esfoliadas" podem ser vistas com um simples microscópio óptico. Em camadas no substrato de silício cinza, o grafeno se parece com traços de tinta escura sobrepostos.

Diankov está intrigado com as propriedades únicas do grafeno.

"Sou fascinado por materiais bidimensionais - a química incomum, propriedades mecânicas, propriedades eletrônicas - e quero explorar o grafeno como um ótimo sistema de modelo, " ele disse.

Instalações de Stanford, como o Laboratório de Nanocaracterização, abastecido com equipamentos de imagem em nanoescala, fazer da universidade "um dos melhores lugares para se fazer química e física em nanoescala, "Diankov disse.

Próximo, Neumann e Diankov irão testar a reatividade do grafeno com diferentes substratos; eles esperam incluir um experimento sem substrato algum.

Neumann admite que seu trabalho é fundamental e não tem um efeito imediato na vida cotidiana - ainda.

“Muitas novas tecnologias dependem de resultados de pesquisas que duram alguns anos, ou mesmo décadas, mais cedo, "Neumann disse." Estamos muito longe rio acima. "