Os materiais inorgânicos apresentam inchaço e retração massivos e instantâneos, achados de estudo
p Volume macroscópico e caracterização microscópica das amostras antes e após o inchaço. Os microcristais H0.8 [Ti1.2Fe0.8] O4 H2O parentais exibem plaquetas com tamanhos laterais de ~ 15 micrômetro × 35 micrômetro e uma espessura de ~ 2-3 micrômetro. O espaçamento entre camadas é de 0,89 nm; portanto, as plaquetas são compostas por ~ 3000 camadas regularmente empilhadas. Com adição de soluções de amina, as amostras “inflaram” espontaneamente, e o volume macroscópico dos cristais inchados muda com várias soluções de DMAE, que mostra o aumento máximo de volume em DMAE / H + =0,5. As caracterizações de microscopia óptica revelam estruturas lamelares estendidas. O maior comprimento inchado é ~ 200-250 micrômetro em DMAE / H + =0,5. Em altas concentrações, o inchaço é um pouco suprimido, com comprimento dilatado de ~ 100 micrômetro em DMAE / H + =10.
p A primeira observação de grande aumento e redução de materiais inorgânicos em camadas, como uma célula biológica, fornece insights sobre a produção de cristais bidimensionais. p Os cristais bidimensionais (2D) têm propriedades exclusivas que podem ser úteis para uma variedade de aplicações. Consequentemente, há grande interesse no mecanismo de produção de cristais 2D por esfoliação de materiais com estruturas em camadas. Agora, os pesquisadores no Japão relataram um fenômeno incomum que os materiais em camadas sofrem um aumento drástico sem quebrar em camadas separadas de cristal 2D. "Os resultados demonstram implicações importantes para uma visão química do processo de esfoliação, "dizem os pesquisadores.
p Certos íons ou solventes podem infiltrar materiais com estruturas em camadas. Essa "intercalação" às vezes causa inchaço excessivo e, por fim, esfoliação em camadas separadas. O processo de esfoliação foi estudado em uma série de materiais, incluindo grafite, óxidos, e hidróxidos entre outros. Em todos esses materiais, a esfoliação em camadas separadas ocorre após o inchaço de menos de vários nanômetros, o que levanta dificuldades na análise do estágio de inchaço, e, portanto, o mecanismo de esfoliação como um todo.
p Agora, Takayoshi Sasaki e colegas do Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais do Instituto Nacional de Ciência de Materiais e do Instituto de Tecnologia de Fukuoka no Japão perceberam um aumento de até 100 vezes nos óxidos protônicos em camadas, também conhecido como ácidos sólidos, sem esfoliação, por exposição a uma solução aquosa de amina. Adicionar HCl reduziu-os ao tamanho original. Notavelmente, no processo, mais de 3.000 folhas atômicas, que compreendem o cristal inicial, instantaneamente se separam e remontam como cartas de pôquer embaralhadas
p Ao contrário do inchaço ou esfoliação relatado anteriormente, que incham muito menos antes da esfoliação, as estruturas inchadas produzidas pela exposição à solução de amina permaneceram estáveis mesmo quando agitadas. Os pesquisadores explicam a estabilidade usando cálculos de dinâmica molecular. "Ao contrário do H2O aleatório nas fases inchadas relatadas anteriormente que podem ser facilmente esfoliadas, a estruturação de longo alcance das moléculas de H2O na estrutura altamente inchada foi confirmada usando cálculos do primeiro princípio. ”As observações também fornecem importantes insights sobre a física desses sistemas.
