p Como parte de uma colaboração de pesquisa nacional, Pesquisadores espanhóis, incluindo o ICN2, tornaram o grafeno nanoporoso uma realidade praticável. Um marco importante na pesquisa do grafeno, isso nos traz um passo mais perto de desbloquear todo o potencial deste material, não apenas na eletrônica, mas também em aplicações de filtragem e detecção. O trabalho é publicado em Ciência . p Os pesquisadores sintetizaram com sucesso uma membrana de grafeno com poros cujo tamanho, a forma e a densidade podem ser ajustadas com precisão atômica em nanoescala. A engenharia de poros em nanoescala no grafeno pode alterar suas propriedades fundamentais. Torna-se permeável ou semelhante a uma peneira, e esta mudança sozinha, combinada com a força intrínseca do grafeno e nano-magreza, aponta para seu uso futuro como o mais resiliente, filtro seletivo e eficiente em termos de energia para substâncias extremamente pequenas, incluindo gases de efeito estufa, sais e biomoléculas.

p Mas um segundo, talvez uma mudança menos intuitiva também ocorra quando o espaçamento entre os poros é igualmente reduzido a alguns átomos. Isso transforma o grafeno de semimetal em semicondutor, abrindo a porta para seu uso em aplicações eletrônicas, onde poderia ser usado para substituir o mais volumoso, componentes de silício mais rígidos usados ​​hoje.

p Contudo, embora tudo isso seja verdade em teoria, a produção de tal material requer uma precisão que os métodos de fabricação atuais ainda precisam alcançar, e parece improvável que isso aconteça. O problema é a abordagem - fazer furos ou manipular um material com a espessura de um único átomo é uma tarefa incrivelmente complicada. No trabalho descrito aqui, a equipe adota uma abordagem "de baixo para cima" com base nos princípios de automontagem molecular e polimerização 2-D, efetivamente crescendo o grafeno do zero com os nanoporos já embutidos.

p Para que essa abordagem funcione, o pesquisador precisava de uma molécula precursora muito específica para usar como blocos de construção iniciais que se comportariam como pretendido quando submetidos a diferentes estímulos. Nesse trabalho, esses precursores foram projetados e produzidos por especialistas em química sintética da CiQUS, antes de ser levado ao ICN2 para a montagem "de baixo para cima" do grafeno nanoporoso.

p Eles foram submetidos a várias rodadas de aquecimento em altas temperaturas enquanto colocados em uma superfície de ouro, que serve para catalisar as reações pelas quais as moléculas são primeiro polimerizadas, para formar longo, nanofitas semelhantes a rendas, e então ligado lateralmente, para criar a estrutura de nanomesh 2-D desejada completa com espaçamento uniforme, poros de tamanho uniforme.

p Simulado no DIPC e testado experimentalmente no ICN2, o resultado é um novo tipo de grafeno que exibe propriedades elétricas semelhantes às do silício, e também pode atuar como uma peneira molecular altamente seletiva. Aplicado em conjunto, essas duas propriedades são previstas para permitir o desenvolvimento de filtros combinados e dispositivos sensores, que não irá apenas classificar para moléculas específicas, mas irá, alternativamente, bloquear ou monitorar sua passagem através dos nanoporos usando um campo elétrico. Essas leituras elétricas forneceriam informações adicionais sobre exatamente quais concentrações de quais moléculas estão passando pelos poros e quando, algo que também aponta para possíveis aplicações em um sequenciamento de DNA mais eficiente.

p De fato, as aplicações do mundo real de tal sintonizável, membrana de grafeno uniformemente nanoporosa são múltiplas. Eles variam de monitoramento e mitigação de poluição, à dessalinização da água, e até aplicações em biomedicina, onde um tão magro, flexível, membrana biocompatível pode ser usada para apoiar órgãos com falha, como o rim, um dos filtros naturais do corpo.