Cientistas russos descobriram por que, em vez de simplesmente queimar em altas temperaturas, o óxido de grafeno abre as portas para um método de produção de grafeno promissor e barato. A pesquisa foi publicada na revista Carbon .
Já se passou mais de uma década desde que o Prêmio Nobel foi concedido pela pesquisa experimental do grafeno, mas os cientistas ainda não encontraram uma maneira de obter grafeno de alta qualidade para grandes áreas, que seria barato, eficiente e escalável para as necessidades industriais. A redução de grafeno a partir de óxido de grafeno por irradiação a laser aparece como uma rota promissora:com o óxido de grafeno produzido a partir de grafite comum usando métodos químicos, a técnica de redução auxiliada por laser é muito promissora em termos de custo e controlabilidade da qualidade do material resultante.

Alguns anos atrás, um grupo de pesquisadores da Skoltech descobriu que aquecer o óxido de grafeno a 3300-3800 K, mesmo sob condições atmosféricas, pode produzir grafeno de qualidade bastante alta.

"O resultado foi uma grande surpresa para nossos colegas:a temperatura era muito alta, mas eles obtiveram um material bem estruturado. Materiais de carbono queimam facilmente em oxigênio atmosférico a 600-800 K ou mais, enquanto no experimento em temperaturas muito mais altas o grafeno adquiriu boas propriedades estruturais", disse Nikita Orekhov, vice-chefe do MIPT Laboratory of Supercomputer Methods in Condensed Matter Physics. “Para descobrir o motivo desse efeito inesperado, decidimos estudar o processo de redução de óxido de grafeno de alta temperatura usando modelagem atomística de supercomputador e realizar pesquisas adicionais seguindo o projeto de experimento de nossos colegas”.

Os pesquisadores descobriram que, por um lado, em altas temperaturas (T> 3.000 K) os átomos de oxigênio do ambiente gasoso interagem intensamente com o grafeno, oxidando-o e destruindo-o. Por outro lado, o recozimento rápido da rede cristalina começa nas mesmas temperaturas, o que permite eliminar defeitos. Durante o recozimento, a estrutura da treliça se endireita em vez de desmoronar.

"Acontece que dois processos opostos ocorrem simultaneamente em diferentes locais dentro de um material exposto a pulsos de laser:a queima, ou destruição, está localizada perto dos defeitos e limites das folhas de grafeno, onde os átomos de carbono são os mais ativos quimicamente, enquanto o recozimento ocorre principalmente em no centro da folha, onde os átomos preferem se estabelecer em uma configuração estável", disse Stanislav Evlashin, principal cientista de pesquisa do Centro Skoltech de Tecnologias de Materiais (CMT).

As descobertas lançam luz sobre o comportamento do óxido de grafeno em temperaturas extremas, onde experimentos diretos dificilmente são possíveis. Compreender os processos descritos no artigo pode ajudar a desenvolver e otimizar ainda mais os métodos para obter grafeno de alta qualidade com monocristais de grande área. + Explorar mais

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