p Pesquisadores da Brown University descobriram um novo método para fazer folhas de óxido metálico ultrafinas contendo padrões intrincados de rugas e deformações. Em um estudo publicado na revista ACS Nano , os pesquisadores mostram que os filmes texturizados de óxido metálico têm melhor desempenho quando usados ​​como fotocatalisadores e como eletrodos de bateria. p As novas descobertas baseiam-se no trabalho anterior feito pelo mesmo grupo de pesquisa no qual eles desenvolveram um método para a introdução de rugas e texturas de dobra em folhas de óxido de grafeno nanomaterial. O estudo mostrou que o processo aumentou algumas das propriedades do grafeno. As texturas tornaram o grafeno mais capaz de repelir água, que seria útil para fazer revestimentos resistentes à água, e capacidade aprimorada do grafeno para conduzir eletricidade.

p Os pesquisadores pensaram que estruturas semelhantes podem aumentar as propriedades de outros materiais - especificamente óxidos de metal - mas há um problema. Para introduzir estruturas enrugadas e enrugadas no grafeno, a equipe comprimiu as folhas várias vezes em várias orientações. Esse processo não funciona para óxidos de metal.

p "Os óxidos de metal são muito rígidos, "disse Po-Yen Chen, um Pesquisador de Pós-doutorado Hibbitt na Escola de Engenharia de Brown que liderou o trabalho. "Se você tentar comprimi-los, eles racham. "

p Então, Chen, trabalhando com os laboratórios de Robert Hurt e Ian Y. Wong, ambos professores de engenharia na Brown, desenvolveu um método de usar as folhas de grafeno amassadas como modelos para fazer filmes de óxido de metal amassados.

p "Mostramos que podemos transferir essas características de superfície do grafeno para os óxidos de metal, "Chen disse.

p A equipe começou fazendo pilhas de folhas de grafeno amassadas usando o método desenvolvido anteriormente. Eles depositaram o grafeno em um substrato de polímero que encolhe quando aquecido. À medida que o substrato encolhe, ele comprime o grafeno sentado em cima, criando estruturas enrugadas ou amassadas. O substrato é então removido, deixando folhas soltas de grafeno amassado para trás. O processo de compressão pode ser feito várias vezes, criando estruturas cada vez mais complexas. O processo também permite o controle de quais tipos de texturas são formadas. Fixar o filme retrátil em lados opostos e encolhê-lo em apenas uma direção cria rugas periódicas. Encolher em todas as direções cria dobras. Essas reduções podem ser executadas várias vezes em várias configurações para criar uma ampla variedade de texturas.

p Para transferir esses padrões para óxidos de metal, Chen colocou as pilhas de folhas de grafeno enrugadas em uma solução à base de água contendo íons metálicos carregados positivamente. O grafeno carregado negativamente puxou esses íons para os espaços entre as folhas. As partículas unidas dentro do espaço intercamada, criando finas folhas de metal que seguiram os padrões de rugas do grafeno. O grafeno foi então oxidado, deixando as folhas de óxido metálico enrugadas. Chen mostrou que o processo funciona com uma variedade de óxidos de metal - zinco, alumínio, óxidos de manganês e cobre.

p Depois de fazerem os materiais, os pesquisadores então os testaram para ver se, como foi o caso do grafeno, as superfícies texturizadas aumentaram as propriedades dos óxidos metálicos.

p Eles mostraram que o óxido de manganês enrugado, quando usado como um eletrodo de bateria, tinha capacidade de carga quatro vezes maior do que uma folha plana. Provavelmente porque as rugas dão aos elétrons um caminho definido a seguir, permitindo que o material carregue mais deles de uma vez, dizem os pesquisadores.

p A equipe também testou a capacidade do óxido de zinco amassado de realizar uma reação fotocatalítica - reduzindo um corante dissolvido em água sob luz ultravioleta. O experimento mostrou que o filme de óxido de zinco amassado era quatro vezes mais reativo do que um filme plano. Isso provavelmente ocorre porque as películas amassadas têm uma área de superfície maior, que dão ao material locais mais reativos, Chen disse.

p Além de melhorar as propriedades dos metais, Chen ressalta que o processo também representa uma maneira de fazer filmes finos de materiais que normalmente não se prestam a configurações ultrafinas.

p "Usando confinamento de grafeno, podemos orientar a montagem e síntese de materiais em duas dimensões, "disse ele." Com base no que aprendemos ao fazer os filmes de óxido de metal, podemos começar a pensar sobre o uso desse método para fazer novos materiais 2D que, de outra forma, seriam instáveis ​​em solução em massa. Mas com nosso método de confinamento, pensamos que é possível. "