p Um laser brilha através de uma solução que ainda dissolve o nanomaterial 2-D, mostrando que há partículas dentro do líquido (à esquerda). Quando uma gota da solução seca, as nanofolhas ainda dissolvidas se empilham em diferentes formas lado a lado (direita). Quando deixado para dissolver totalmente, apenas folhas de camada única são encontradas. Crédito:Patrick Cullen et al.
p Nanomateriais bidimensionais (2D) foram feitos dissolvendo materiais em camadas em líquidos, de acordo com uma nova pesquisa liderada pela UCL. Os líquidos podem ser usados para aplicar os nanomateriais 2D em grandes áreas e com baixo custo, permitindo uma variedade de aplicações futuras importantes. p Nanomateriais 2D, como o grafeno, têm o potencial de revolucionar a tecnologia por meio de suas notáveis propriedades físicas, mas sua tradução em aplicações do mundo real foi limitada devido aos desafios de fazer e manipular nanomateriais 2D em escala industrial.
p A nova abordagem, publicado hoje em
Química da Natureza , produziu camadas únicas de muitos nanomateriais 2D de uma forma escalonável. Os pesquisadores usaram o método em uma ampla variedade de materiais, incluindo aqueles com propriedades semicondutoras e termoelétricas, para criar materiais 2D que poderiam ser usados em células solares ou para transformar energia térmica desperdiçada em energia elétrica, por exemplo.
p "Os nanomateriais 2D têm propriedades excelentes e um tamanho único, o que sugere que eles podem ser usados em tudo, desde telas de computador a baterias e têxteis inteligentes. Muitos métodos para fazer e aplicar nanomateriais 2D são difíceis de dimensionar ou podem danificar o material, mas resolvemos com sucesso alguns desses problemas. Esperamos que nosso novo processo nos ajude a perceber o potencial dos nanomateriais 2D no futuro, "explicou o diretor de estudo, Dr. Chris Howard (UCL Física e Astronomia).
p Para o estudo, financiado pela Royal Academy of Engineering e pelo Engineering and Physical Sciences Research Council, os cientistas inseriram íons de lítio e potássio com carga positiva entre as camadas de diferentes materiais, incluindo telureto de bismuto (Bi2Te3), dissulfeto de molibdênio (MoS2) e dissulfeto de titânio (TiS2), dando a cada camada uma carga negativa e criando um 'sal de material em camadas'.
p À medida que a solução de nanomaterial 2-D ainda em dissolução é seca, as nanofolhas são empilhadas em diferentes formatos lado a lado (direita). Quando deixado para dissolver totalmente, apenas folhas de camada única são encontradas. Crédito:Patrick Cullen et al.
p Esses sais de material em camadas foram então dissolvidos suavemente em solventes selecionados sem o uso de reações químicas ou agitação. Isso gerou soluções de folhas de nanomateriais 2D com o mesmo formato do material inicial, mas com carga negativa.
p Os cientistas analisaram o conteúdo das soluções usando microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão para investigar a estrutura e a espessura dos nanomateriais 2D. Eles descobriram que os materiais em camadas se dissolviam em pequenas folhas de intacto, camadas simples, isolado em soluções.
p A equipe da UCL, Universidade de Bristol, Cambridge Graphene Centre e École Polytechnique Fédérale de Lausanne, foram capazes de demonstrar que mesmo as folhas de nanomateriais 2D, compreendendo milhões de átomos, fez soluções estáveis em vez de suspensões.
p "Não esperávamos que tal variedade de nanomateriais 2D formassem uma solução quando simplesmente adicionamos o solvente ao sal - os sais do material em camadas são grandes, mas se dissolvem em um líquido semelhante ao sal de mesa na água. O fato de que eles formam um líquido junto com sua carga negativa, os torna fáceis de manipular e usar em grande escala, que é cientificamente intrigante, mas também relevante para muitos setores, "disse o primeiro autor, Dr. Patrick Cullen (UCL Engenharia Química).
p "Mostramos que eles podem ser pintados em superfícies e, quando deixado para secar, podem se organizar em diferentes formatos de ladrilhos, que não foi visto antes. Eles também podem ser galvanizados em superfícies da mesma forma que o ouro é usado para chapear metais. Estamos ansiosos para fazer diferentes nanomateriais 2D usando nosso processo e testá-los em diferentes aplicações, pois as possibilidades são quase infinitas, "concluiu.
p UCL Business PLC (UCLB), a empresa de comercialização de tecnologia da UCL patenteou essa pesquisa e apoiará o processo de comercialização.
