Pesquisadores que trabalham na Universidade de Manchester mostraram novas possibilidades para a observação de nanomateriais em líquidos, criando uma 'placa de petri' de grafeno.

Novos nanomateriais bidimensionais têm o potencial de melhorar a eficiência, reduzir custos e fornecer desempenho aprimorado em uma ampla gama de aplicações, incluindo; melhor design de nanomateriais para baterias ou compreensão da degradação dos materiais das baterias para melhorar seu desempenho.

As propriedades exclusivas exibidas por materiais 2-D também podem levar a revestimentos funcionais e antibacterianos, bioanálise, e distribuição direcionada de drogas. Contudo, a dificuldade de controlar o crescimento e a degradação em escala atômica é atualmente um obstáculo para explorar totalmente o potencial desses materiais interessantes.

A microscopia eletrônica de varredura / transmissão (S / TEM) é uma das poucas técnicas que permite imagens e análises de átomos individuais. Contudo, o instrumento S / TEM requer alto vácuo para proteger a fonte de elétrons e evitar o espalhamento de elétrons a partir de interações moleculares.

Vários estudos de alto perfil revelaram anteriormente que a estrutura de materiais funcionais à temperatura ambiente no vácuo pode ser significativamente diferente daquela em seu ambiente líquido normal. Isso pode ser como tentar estudar a estrutura de uma ameixa desidratada para entender a estrutura da ameixa original.

Publicando em Nano Letras , uma equipe de pesquisa liderada pela Dra. Sarah Haigh e Dr. Roman Gorbachev do National Graphene Institute e da School of Materials da University of Manchester mostraram que o grafeno e o nitreto de boro podem ser combinados para criar uma nano-placa de petri perfeita. Amostras líquidas dentro do prato podem ser visualizadas com sensibilidade de átomo único e também é possível medir sua composição elementar na escala de comprimento nanométrico.

Essas células líquidas de grafeno (EGLC) projetadas são construídas a partir de blocos de construção de material 2-D:elas consistem em um espaçador de nitreto de boro (BN) perfurado com orifícios (onde o líquido está contido) e encapsulado com grafeno em ambos os lados.

O grafeno é o material de janela definitivo - forte o suficiente para proteger a amostra de um ambiente de alto vácuo, mas ao mesmo tempo fino o suficiente para que a resolução do feixe de elétrons não seja comprometida. O autor principal, Daniel Kelly, disse:"Ao contrário de alguns projetos anteriores, nossas células líquidas de grafeno nos permitem obter imagens dos átomos por muitos minutos. Fomos até capazes de resolver átomos individuais na água e observá-los dançando sob o feixe de elétrons."

Os pesquisadores também demonstraram que essas novas células líquidas de grafeno permitem uma melhoria de ordem de magnitude na qualidade da análise elementar em células líquidas. Eles estudaram a deposição de uma camada de ferro de 1 nm sobre ouro para fazer crescer nanopartículas de camada central. Essa nova capacidade de monitorar concentrações minúsculas em escalas de comprimento tão pequenas é uma necessidade para as estruturas químicas cada vez mais complexas de nanocatalisadores de alto desempenho.

Mingwei Zhou, o aluno fazendo essas células, disse:"Estamos começando a entender como torná-los cada vez mais confiáveis, isso torna a placa de petri 2-D uma rota promissora para mais avanços in situ de TEM, incluindo imagens de pequenas estruturas biológicas, como proteínas. "