p Pesquisadores da Universidade de Manchester descobriram que micas atomicamente finas - nome dado a um tipo de mineral comum encontrado no solo - são excelentes condutores de prótons. Este resultado surpreendente é importante para o uso de materiais 2-D em aplicações como células de combustível e outras tecnologias relacionadas ao hidrogênio. p Anteriormente, os pesquisadores de Manchester liderados pelo professor Andre Geim e pelo Dr. Marcelo Lozada-Hidalgo descobriram que materiais com a espessura de um átomo, como o grafeno, são altamente permeáveis ​​aos prótons, núcleos de átomos de hidrogênio. Contudo, eles também descobriram que outros materiais 2-D, como sulfeto de molibdênio (MoS2), que tinha apenas três átomos de espessura, eram completamente impermeáveis ​​aos prótons. Esses resultados sugeriram que apenas cristais de um átomo de espessura poderiam ser permeáveis ​​aos prótons.

p Escrevendo em Nature Nanotechnology , a equipe mostrou que os prótons podem permear facilmente através de micas com poucas camadas, apesar do fato de serem 10 vezes mais espessas do que o grafeno. Micas, como grafite, consistem em camadas de cristal empilhadas umas sobre as outras e podem ser cortadas em uma única camada. A equipe isolou uma dessas camadas e descobriu que era 100 vezes mais permeável aos prótons do que o grafeno.

p À primeira vista, este resultado parece impossível porque as micas são muito espessas para que os prótons possam permear - elas são muito mais espessas do que a monocamada MoS ₂ que é completamente impermeável aos prótons. Contudo, as micas podem ser consideradas placas de cristal perfuradas por canais tubulares. Esses canais não estão vazios, mas cheios de grupos hidroxila que são como as cadeias unidimensionais condutoras de prótons na água. Os prótons saltam ao longo dessas cadeias, transformando o material em um excelente condutor de prótons.

p Lucas Mogg, um Ph.D. O aluno do projeto e o primeiro autor do artigo disse:"Descobrimos que a condutividade do próton em micas atomicamente finas é de 10 a 100 vezes maior do que no grafeno. É encorajador porque o grafeno já está sendo considerado um material condutor de prótons promissor. Nossos resultados mostram que as micas podem ser ainda mais promissoras - até porque são abundantes e baratas. "

p O professor Andre Geim disse:"O resultado também implica que muitos outros materiais 2-D podem ser transformados em condutores de prótons. Nossa estratégia não se limita a prótons ou micas. Muitos mais cristais 2-D com canais em escala atômica semelhantes aos das micas poderia ser explorado, esperançosamente trazendo fenômenos inesperados e novas aplicações no campo de condutores de prótons e iônicos. "

p Os pesquisadores também descobriram que as micas se tornam particularmente altamente condutoras em uma faixa de temperatura que tem sido notoriamente inacessível para as tecnologias relacionadas.

p Dr. Marcelo Lozada-Hidalgo disse:"Há uma falta de materiais condutores de prótons que possam operar de forma confiável entre 100 ° C e 500 ° C. No entanto, esta é a faixa ideal de temperatura para operação ideal de células de combustível e outras tecnologias de hidrogênio. As micas atomicamente finas funcionam muito bem nessa faixa de temperatura - elas merecem atenção sob essa perspectiva. "

p Além disso, os pesquisadores dizem que agora estão trabalhando na construção de um protótipo de membrana de mica que é grande o suficiente para ser testado em condições industriais. Eles também estão otimistas quanto às possibilidades que esta pesquisa abre em termos de pesquisa fundamental. O trabalho mostra que o campo de condutores iônicos bidimensionais é uma grande promessa devido à riqueza de outros cristais que poderiam ser transformados em condutores iônicos e de prótons.

p O artigo Micas atomicamente finas como membranas condutoras de prótons será publicado em Nature Nanotechnology .