Uma equipe de pesquisa colaborativa fabricou uma construção em forma de bola de futebol usando montagem ponta a ponta de materiais semicondutores 2D. A pesquisa foi capa da edição online da Angewandte Chemie International Edition Diário.



A equipe de pesquisa, liderada pelo professor In Su Lee e Ph.D. o candidato Sun Woo Jang do Departamento de Química da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), junto com o professor Kwangjin An do Departamento de Energia e Engenharia Química do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), controlou com sucesso a interação entre as bordas das nanofolhas de sílica 2D (2D-SiNS) para criar uma estrutura semelhante a uma bola de futebol.

A estrutura plana das nanofolhas 2D exibe propriedades mecânicas e ópticas únicas, tornando-as versáteis em dispositivos semicondutores, catalisadores, sensores e muitos outros setores. A forte atração de forças intermoleculares (van der Waals) entre as folhas normalmente resulta em uma estrutura onde as faces estão em contato direto, comprometendo a estabilidade mecânica para a funcionalidade catalítica.

No estudo, a equipe de pesquisa desenvolveu uma técnica de montagem ponta a ponta para 2D-SiNS. No caso do 2D-SiNS, a distribuição de carga varia com base na curvatura da superfície ou nas características estruturais e, normalmente, a região da borda é sensível a diferenças na distribuição de carga.

A equipe de pesquisa aproveitou essa propriedade para induzir interações entre as bordas do 2D-SiNS. Ao contrário da montagem face a face tradicional, esta técnica concentra-se na montagem de arestas.

Esta descoberta permitiu aos pesquisadores montar 2D-SiNS em estruturas ocas em forma de bola de futebol, demonstrando excepcional estabilidade mecânica e durabilidade mesmo sob condições desafiadoras, incluindo altas temperaturas e vários solventes. Além disso, esta estrutura evitou a agregação não intencional de nanoestruturas e inibiu a formação de coque, o que impede a atividade catalítica.

Tais características estruturais aumentaram significativamente a área superficial do 2D-SiNS montado, melhorando a eficiência das reações catalíticas e facilitando o movimento suave dos reagentes. É importante ressaltar que, quando submetido a reações contínuas em altas temperaturas, demonstrou excelente atividade catalítica e durabilidade na produção de hidrogênio e monóxido de carbono a partir de metano e dióxido de carbono.

O pesquisador principal do estudo, professor In Su Lee, disse:"Estou muito satisfeito não apenas com a compreensão aprimorada da montagem de materiais em nanoescala, mas também com a preparação do caminho para o desenvolvimento de nanomateriais 2D estáveis ​​​​e funcionais."

Mais informações: Sun Woo Jang et al, Montagem semelhante a uma bola de futebol de nanofolhas de sílica 2D orientadas de ponta a ponta:um suporte catalisador promissor para reforma de alta temperatura, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202316630
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang