O grafeno monocamada encontra aplicações práticas em muitos campos, graças às suas propriedades intrínsecas desejáveis. Contudo, essas propriedades também podem limitar seus potenciais. A adição de átomos estranhos pode ajudar, mas requer controle preciso. Agora, pesquisadores da Coreia do Sul inventaram uma metodologia simples para obter um controle preciso sobre a integração de átomos estrangeiros com o grafeno, desenvolver heteroestruturas compostas à base de grafeno que podem ser usadas para armazenar energia a baixo custo e fabricar ultrafinos, eletrônicos vestíveis.

Poucos materiais roubaram os holofotes como o grafeno. Desde sua descoberta, o grafeno se tornou a referência para quase todas as tecnologias que existem, graças às suas propriedades excepcionais, como área de superfície elevada, estabilidade química, e alta resistência mecânica e elasticidade. Contudo, apesar de suas aplicações aparentemente ilimitadas, o potencial do grafeno permanece subutilizado devido a vários fatores, mais notavelmente sua espessura de átomo único, inércia química, e a falta de uma lacuna de energia.

Uma maneira de superar essas limitações é integrando o grafeno com outros materiais, como metais, isoladores, e semicondutores, para formar estruturas compostas com propriedades desejáveis. Por exemplo, pesquisadores estão adicionando óxidos de metal ao grafeno para criar nanoestruturas de monocamada / óxido de metal (GML / MONSs) com propriedades físicas e químicas aprimoradas. Contudo, depositar camadas uniformes de óxidos de metal sobre o grafeno sem perturbar as características da camada de grafeno é extremamente desafiador.

Em um novo estudo publicado em Nano Energia , uma equipe de cientistas de materiais da Coreia do Sul já desenvolveu GML / MONSs usando uma técnica de baixa temperatura conhecida como deposição eletroquímica, em que eles cresceram nanoestruturas de óxido metálico exclusivamente nos locais de defeito nativo do grafeno. Eles conseguiram isso imergindo uma camada de grafeno de um átomo de espessura em uma solução precursora de óxido metálico. Ajustando o tempo de deposição, os cientistas foram capazes de depositar com precisão o óxido de metal na monocamada de grafeno, criando estruturas compostas com propriedades únicas no processo. "Monocamadas de grafeno integradas com óxido de metal com densidades mais baixas (≤30 μg / cm ² ) possuem menos defeitos, enquanto aqueles com densidades mais altas têm características sinérgicas, "explica o professor Sungwon Lee do Daegu Gyeongbuk Institute of Science &Technology (DGIST), Coreia do Sul, que fazia parte da equipe de pesquisa.

Ao controlar a espessura e densidade do óxido de metal, os cientistas desenvolveram óxido de cobalto de alta densidade de energia (Co ₃ O ₄ ) / Micro-supercapacitores baseados em GML que podem ser usados ​​como fonte de energia, e fotorresistores ultrafinos à base de óxido de zinco (ZnO) / GML que possuíam excelente flexibilidade e facilidade de uso.

Os cientistas estão entusiasmados com as perspectivas futuras de sua nova metodologia. "Esta nova classe de heteroestruturas poderia ser adotada para a fabricação de dispositivos de conversão e armazenamento de energia não tóxicos e de baixo custo, bem como para o desenvolvimento de ultrafinos, leve, e dispositivos montáveis ​​na pele que podem ser integrados com sistemas de monitoramento de saúde em tempo real, "comenta o Prof. Lee.

As descobertas da equipe abrem caminho para o desenvolvimento de produtos biocompatíveis, durável, amigo do ambiente, e materiais ultraleves à base de grafeno.