Se logra constatar la huella digital espectral de grafeno químicamente funcionalizado, una publicación en Nature Communications

El grafeno es considerado como uno de los nuevos materiales más prometedores. Sin embargo, la unión química de átomos y/o moléculas a la estructura del grafeno para manipular sus propiedades sigue siendo un reto importante. Ahora, por primera vez, científicos de la Universidad Friedrich-Alexander en Erlangen-Nürnberg, de la Universidad de Viena, de la Universidad Libre de Berlín y de la Universidad Yachay Tech en Ecuador consiguieron demostrar teórica y experimentalmente, de una forma precisa, la huella digital espectral de tales compuestos. Sus resultados se publicaron en la revista científica “Nature Communications”.

El grafeno es un material bidimensional que consta de capas individuales de átomos de carbono y presenta propiedades fascinantes: es transparente, conduce la electricidad y el calor extremadamente bien siendo flexible y sólido al mismo tiempo. Además, su conductividad eléctrica puede ser modificada actuando así como un metal y un semiconductor. Lo anterior se logra, por ejemplo, uniendo átomos y/o moléculas químicamente a la estructura del grafeno – los llamados grupos funcionales. Estas propiedades únicas ofrecen una amplia gama de aplicaciones futuras, por ejemplo: para nuevos desarrollos en optoelectrónica o componentes con ultra-velocidad en la industria de semiconductores. Sin embargo, el uso exitoso del grafeno en la industria de los semiconductores sólo puede conseguirse si durante la fabricación del grafeno, su estructura es modificada con grupos funcionales que creen defectos, los cuales modifiquen propiedades como la conductividad del grafeno.

En una colaboración internacional, científicos dirigidos por el Prof. Andreas Hirsch de la Universidad Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg en estrecha colaboración con el Prof. Thomas Pichler de la Universidad de Viena y entre los cuales se encontraba Julio Chacón, de la Escuela de Ciencias Físicas y Nanotecnología de Yachay Tech, lograron, por primera vez, observar y determinar paso a paso la huella digital espectral que caracteriza al grafeno químicamente modificado. Lo anterior se logró gracias al novedoso sistema para análisis de dispersión de luz desarrollado en el grupo del Prof. Thomas Pichler. Esta huella digital espectral, que también fue confirmada de forma teórica, permite determinar el tipo y el número de grupos funcionales existentes en grafeno, de una manera rápida y precisa. Entre las reacciones químicas que se examinaron estaba la unión química de hidrógeno con grafeno. Esto se logró a través de una reacción química controlada entre el agua y ciertos compuestos que  permitieron la ionización del grafito, una forma cristalina del carbón.

Beneficios adicionales

–Este método de espectroscopia Raman in-situ, es una técnica altamente eficaz que permite controlar la funcionalización del grafeno de una manera rápida, sin contacto y extensiva desde la producción del material”, dice J. Chacón de Yachay Tech, uno de los dos principales autores en este estudio. Lo anterior permite la producción de materiales a base de grafeno a medida con propiedades de transporte electrónico controladas y que puedan ser usados en la industria de semiconductores.