El nanografeno es un material que se prevé que mejorará radicalmente las células solares, las células de combustible, los LED y otras tecnologías. Normalmente, la síntesis de este material ha sido imprecisa y difícil de controlar.

Ahora, por primera vez, un grupo de investigadores de la Universidad de Tokyo han descubierto una forma sencilla de obtener un control preciso sobre la fabricación de nanografeno. Al hacerlo, han arrojado luz sobre los procesos químicos anteriormente poco claros involucrados en la producción de nanografeno.

Probablemente hayas oído hablar del grafeno, láminas de moléculas de carbono de un átomo de espesor, que parece revolucionan la tecnología. Las unidades de grafeno se conocen como nanografeno; Estos se adaptan a funciones específicas y, como tal, su proceso de fabricación es más complicado que el del grafeno genérico. El nanografeno se obtiene mediante la eliminación selectiva de átomos de hidrógeno de las moléculas orgánicas de carbono e hidrógeno, a través de un proceso llamado deshidrogenación.

“La deshidrogenación tiene lugar en una superficie metálica como la plata, el oro o el cobre, que actúa como catalizador, un material que permite o acelera una reacción”, dijo el profesor asistente Akitoshi Shiotari del Departamento de Ciencia de Materiales Avanzados. “Sin embargo, esta superficie es grande en relación con las moléculas orgánicas objetivo. Esto contribuye a la dificultad de crear formaciones específicas de nanografeno. Necesitábamos una mejor comprensión del proceso catalítico y una forma más precisa de controlarlo».

Shiotari y su equipo, a través de la exploración de varias formas de realizar la síntesis de nanografeno, idearon un método que ofrece el control preciso necesario y también eficiente. Utilizaron un tipo de microscopio especializado llamado microscopio de fuerza atómica (AFM), que mide detalles de moléculas con una sonda nanoscópica en forma de aguja. Esta sonda se puede utilizar no solo para detectar determinadas características de átomos individuales, sino también para manipularlos.

“Descubrimos que la sonda de metal del AFM podría romper los enlaces carbono-hidrógeno en moléculas orgánicas”, dijo Shiotari. “Podría hacerlo con mucha precisión dado que su punta es tan diminuta, y podría romper uniones sin necesidad de energía térmica. Esto significa que ahora podemos fabricar componentes de nanografeno de una manera más controlada que nunca «.

Para verificar el descubrimiento, el equipo repitió el proceso con una variedad de compuestos orgánicos, en particular dos moléculas con estructuras muy diferentes llamadas benzonoides y no benzonoides. Esto demuestra que la sonda AFM en cuestión es capaz de extraer átomos de hidrógeno de diferentes tipos de materiales. Este detalle es importante si este método se va a convertir en un medio de producción comercial.

«Imagino que esta técnica podría ser la mejor forma de crear nanomoléculas funcionales de abajo hacia arriba», dijo Shiotari. “Podemos usar un AFM para aplicar otros estímulos a moléculas objetivo, como inyectar electrones, campos electrónicos o fuerzas repulsivas. Es emocionante poder ver, controlar y manipular estructuras a una escala tan increíblemente minúscula «.

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Imágenes: The University of Tokyo