Apenas um pouco de sabão ajuda a limpar o processo desafiador de preparação de nitreto de boro hexagonal bidimensional (hBN).

Os químicos da Rice University descobriram uma maneira de obter a quantidade máxima de nanofolhas de hBN 2-D de qualidade a partir de sua forma volumosa natural, processando-as com surfactante (também conhecido como sabão) e água. O surfactante envolve e estabiliza os flocos microscópicos, preservando suas propriedades.

Experimentos do laboratório do químico do arroz Angel Martí identificaram o "ponto ideal" para fazer dispersões estáveis ​​de hBN, que podem ser processados ​​em filmes antibacterianos muito finos que suportam temperaturas de até 900 graus Celsius (1, 652 graus Fahrenheit).

O trabalho liderado por Martí, a ex-aluna Ashleigh Smith McWilliams e a pós-graduação Cecilia Martínez-Jiménez são detalhadas na revista American Chemical Society Nanomateriais aplicados ACS .

"Materiais de nitreto de boro são interessantes, particularmente porque eles são extremamente resistentes ao calor, "Martí disse." Eles são tão leves quanto grafeno e nanotubos de carbono, mas você pode colocar o hBN em uma chama e nada acontecerá com ele. "

Ele disse que o hBN em massa é barato e fácil de obter, mas processá-lo em blocos de construção microscópicos tem sido um desafio. “O primeiro passo é poder esfoliá-los e dispersá-los, mas a pesquisa sobre como fazer isso foi dispersa, "Martí disse." Quando decidimos estabelecer uma referência, descobrimos que os processos que têm sido extremamente úteis para o grafeno e os nanotubos não funcionam tão bem para o nitreto de boro ”.

A sonicação de hBN a granel em água esfoliou com sucesso o material e o tornou solúvel. "Isso nos surpreendeu, porque os nanotubos ou grafeno simplesmente flutuam no topo, "Martí disse." O hBN espalhado por toda parte, embora eles não fossem particularmente estáveis.

"Descobriu-se que as bordas dos cristais de nitreto de boro são feitas de grupos amina e óxido nítrico e ácido bórico, e todos esses grupos são polares (com carga positiva ou negativa), "disse ele." Então, quando você os esfolia, as bordas estão cheias desses grupos funcionais que realmente gostam de água. Isso nunca acontece com o grafeno. "

Experimentos com nove surfactantes os ajudaram a encontrar o tipo e a quantidade corretos para evitar que o hBN 2-D se aglomerasse sem cortar muito os flocos individuais durante a sonicação. Os pesquisadores usaram 1% em peso de cada surfactante na água, adicionou 20 miligramas de hBN em massa, então mexeu e sonicou a mistura.

A rotação das soluções resultantes em taxas baixas e altas mostrou que o maior rendimento veio com o surfactante conhecido como PF88 sob centrifugação de gravidade 100, mas as nanofolhas de mais alta qualidade vieram de todos os surfactantes iônicos com menos de 8 anos, Centrifugação de 000 g, com a maior estabilidade de surfactantes iônicos comuns SDS e CTAC.

O DTAB - abreviação de brometo de dodeciltrimetilamônio - sob alta centrifugação provou ser o melhor para equilibrar o rendimento e a qualidade do hBN 2-D. Os pesquisadores também produziram um filme transparente de nanofolhas de hBN dispersas em SDS e água para demonstrar como elas podem ser processadas em produtos úteis.

"Descrevemos as etapas que você precisa seguir para produzir flocos de hBN de alta qualidade, "Martí disse." Todas as etapas são importantes, e pudemos trazer à luz as consequências de cada um. "