Llegan los grafittis de grafeno

Investigadores de la Universidad de Illinois, en Chicago, y la Universidad de Corea, en Seúl, han ideado un método sencillo, de bajo coste que puede solucionar los defectos de fabricación y producir una capa de grafeno de alta calidad en una amplia gama de sustratos. ¿Cómo? Con un spray.

Este estudio ha sido publicado en la revista Advanced Functional Materials .

El grafeno, un "material maravilla" bidimensional, está compuesto de una sola capa de átomos de carbono, que lo hacen fuerte, transparente, y un excelente conductor de la electricidad. Tiene potencial en una amplia gama de aplicaciones, tales como reforzar o dotar de propiedades eléctricas a los plásticos, crear circuitos integrados más densos y rápidos o contruir mejores pantallas táctiles.

Aunque los usos potenciales para el grafeno parecen ilimitados, no ha habido una manera fácil de aumentar sus aplicaciones, desde lo microscópico a escalas mayores, sin introducir defectos, apunta Alexander Yarin, profesor de ingeniería mecánica e industrial en la Universidad de Illinois y co-autor principal del estudio.

Sencillo y revolucionario

"Normalmente, el grafeno es producido en pequeñas escamas, e incluso éstas contienen defectos", dijo Yarin. Por tanto, al tratar de depositar o acumular estos copos de grafeno, los defectos se incrementan, las y propiedades útiles, mágicas, del grafeno pueden acabar perdiéndose. Yarin buscó una solución para depositar estos copos de grafeno y formar una capa consistente sin grumos o espacios en blanco, algo que logró junto a Sam S. Yoon, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Corea y el otro investigador principal del trabajo.

Yoon había estado trabajando en un sistema de aerosol que aprovecha la aceleración supersónica de gotas a través de una tobera de Laval, dispositivo similar al que se usa para acelerar los gases en un cohete. Aunque Yoon estaba trabajando con diferentes materiales, Yarin creía que su método podría ser utilizado para depositar los copos de grafeno en una capa fina.

Este sistema de pulverización supersónico produce gotitas muy pequeñas de la suspensión de grafeno, que se dispersan de manera uniforme, se evaporan rápidamente, y reducen la tendencia de los copos de grafeno a agregarse. Para sorpresa de los investigadores, los defectos inherentes a los copos desaparecieron, como un subproducto del método de pulverización, dando como resultado una capa de grafeno de mayor calidad.

Aprovechar la plasticidad

Los investigadores demostraron que la energía del impacto logra extender el grafeno y reestructurar la disposición de sus átomos de carbono en los hexágonos perfectos del grafeno. "Imagina algo como un Silly Putty [conocido en España como Blandi Blub] chocando con una pared, se extiende y se extiende sin problemas", dijo Yarin, "eso es lo que creemos que ocurre con estos copos de grafeno. Chocan con enorme energía cinética y se estiran en todas direcciones".

Aprovechar la plasticidad del grafeno para su propia reestructuración se le había ocurrido antes a otros investigadores, pero sus intentos de producir grafeno sin defectos o eliminar los defectos después de la fabricación eran tanto difíciles como prohibitivamente caros, añadió Yarin.

Este nuevo método de deposición, que permite que el propio grafeno "cure" sus defectos durante la aplicación, además de sencillo y barato, se puede realizar en cualquier sustrato sin necesidad de post-tratamiento, por lo que Yarin y Yoon esperan que fomente el desarrollo de aplicaciones de grafeno a escala industrial.