As nanofolhas são materiais bidimensionais finamente estruturados e com grande potencial de inovação. Eles são fixados uns sobre os outros em cristais em camadas e devem primeiro ser separados uns dos outros para que possam ser usados, por exemplo, para filtrar misturas de gases ou para barreiras eficientes de gases. Uma equipe de pesquisa da Universidade de Bayreuth desenvolveu agora um processo suave e ecológico para esse difícil processo de delaminação que pode ser usado até em escala industrial. Esta é a primeira vez que um cristal do grupo tecnologicamente atraente de zeólitas se torna utilizável para um amplo campo de aplicações potenciais.
O processo de delaminação desenvolvido em Bayreuth sob a direção do Prof. Dr. Josef Breu é caracterizado pelo fato de que as estruturas das nanofolhas isoladas umas das outras permanecem intactas. Também tem a vantagem de poder ser usado à temperatura ambiente normal. Os pesquisadores apresentam seus resultados em detalhes em Avanços na ciência .

As nanofolhas bidimensionais, que ficam umas sobre as outras em camadas de cristais, são mantidas juntas por forças eletrostáticas. Para que possam ser utilizados em aplicações tecnológicas, as forças eletrostáticas devem ser superadas e as nanofolhas descoladas umas das outras. Um método particularmente adequado para isso é o inchaço osmótico, no qual as nanofolhas são forçadas a se separar pela água e as moléculas e íons dissolvidos nela. Até agora, no entanto, só foi possível aplicá-lo a alguns tipos de cristais, incluindo alguns minerais argilosos, titanatos e niobatos. Para o grupo das zeólitas, no entanto, cujas nanofolhas são altamente interessantes para a produção de membranas funcionais devido às suas estruturas finas contendo silicatos, o mecanismo de inchamento osmótico ainda não foi aplicável.

A equipe de pesquisa de Bayreuth agora - pela primeira vez em colaboração interdisciplinar - encontrou uma maneira de usar o inchaço osmótico para a separação suave de cristais de ilerita, que pertencem ao grupo de zeólitos. No processo, grandes moléculas de açúcar são inseridas primeiro nos espaços estreitos entre as nanofolhas. Posteriormente, as nanofolhas, que são empilhadas umas sobre as outras e alinhadas estruturalmente, são separadas por água. No processo, seu espaçamento torna-se consideravelmente maior. Agora, as nanofolhas podem ser afastadas horizontalmente em diferentes direções:Após a secagem subsequente, é criada uma superfície sólida composta por muitas nanofolhas. Estes são empilhados como cartas de baralho, sobrepondo-se apenas nas bordas e deixando apenas algumas lacunas. O diâmetro das nanofolhas individuais é cerca de 9.000 vezes maior que sua espessura.

Isso agora abre a possibilidade de fixar um número maior dessas superfícies umas sobre as outras e construir novos materiais em camadas. O ponto deste processo é que as nanoestruturas das superfícies no novo material são deslocadas umas das outras. Consequentemente, suas lacunas não estão exatamente uma em cima da outra, de modo que moléculas, íons ou mesmo sinais de luz não podem penetrar diretamente no novo material. Essa estrutura geral labiríntica permite uma ampla gama de aplicações potenciais, como em embalagens usadas para manter alimentos frescos, em componentes para optoeletrônicos e possivelmente até em baterias. + Explorar mais

Novas nanofolhas de estrutura metal-orgânica desenvolvidas para revestimento anticorrosivo