Un equipo internacional de científicos ha presentado un método modificado para la síntesis de grafeno. La idea es utilizar extracto de corteza de eucalipto como agente reductor en la reacción para obtener el grafeno de su óxido, la cual es una sustancia mucho más barata. Como resultado, se obtienen hojas de formas no ideales, pero su calidad es suficiente para muchas aplicaciones; además, el costo de obtención se reduce significativamente, escriben los autores en ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

El grafeno es una de las modificaciones alotrópicas del carbono. Esta sustancia consiste en átomos unidos en hexágonos, ubicados en un plano. El grafeno tiene una serie de propiedades inusuales que son interesantes tanto en términos de ciencia básica como en relación con aplicaciones potenciales.

Los físicos se sienten atraídos principalmente por las características electrónicas del grafeno, asociadas con la dispersión lineal de los portadores de carga, como resultado de lo cual los electrones dentro de una sustancia se vuelven efectivamente sin masa. En términos de tecnología, se le agregan propiedades mecánicas, como la mayor resistencia a la tracción y la flexibilidad del material, por lo que se considera un candidato ideal para su uso en electrónica portátil. Además, el grafeno tiene una conductividad térmica extremadamente alta y absorbe la luz en una amplia gama de longitudes de onda.

Los procesos para obtener grafeno

En este momento hay muchos métodos para obtener el grafeno: deposición química de vapor, crecimiento epitaxial, varios tipos de delaminación o intercalación de grafito y otros. Sin embargo, la mayoría de ellos son adecuados solo para laboratorios debido a la dificultad de la escala. Una de las formas potencialmente adecuadas para obtener grafeno en grandes volúmenes es la reducción del óxido.

El óxido de grafeno se puede obtener en varias etapas a partir del grafito, una modificación alotrópica generalizada del carbono que consiste en capas monoatómicas plegadas al azar. Bajo la influencia de los agentes oxidantes fuertes, el grafito se convierte en un óxido, que se caracteriza por la presencia de varios grupos que contienen oxígeno e hidrógeno, así como por el aumento de distancias irregulares entre las capas. Si la sustancia obtenida se coloca en una solución alcalina, se descompone espontáneamente en láminas separadas de óxido de grafeno.

El óxido resultante debe reducirse al grafeno, es decir, deshacerse de los enlaces con el oxígeno. Sin embargo, los métodos ya propuestos implican el uso de compuestos explosivos o tóxicos, tales como borohidruro de sodio, hidrato de hidracina y dimetilhidracina. En consecuencia, el uso de métodos basados ​​en ellos conlleva riesgos tanto para la ecología como para la salud humana.

El nuevo método

Ahora, un artículo de científicos de Australia e India describe los resultados del uso de Eucalyptus globulus (un grupo de árboles estrechamente relacionados que crecen en la costa de Australia y en la India) como un agente reductor. Los autores señalan que otros grupos han intentado repetidamente utilizar agentes reductores de origen vegetal, pero en esos trabajos se formaron aglomerados de hojas de grafeno arrugados, que no son adecuados para la mayoría de las aplicaciones.

«El extracto de corteza de eucalipto nunca se ha usado para sintetizar láminas de grafeno y nos sorprendió descubrir que este método no solo funciona, sino que también supera los análogos, tanto en términos de seguridad como de costo total», dice el coautor Suresh Bhargava de la Royal Melbourne University of Technology. «Nuestro enfoque puede reducir el precio de la producción de grafeno de alrededor de 100 dólares por gramo a solo 50 centavos, aumentando su disponibilidad para la industria en todo el mundo y asegurando el desarrollo de muchas nuevas tecnologías».

Los autores señalan que la efectividad del extracto se asocia con un alto contenido de polifenoles de alto peso molecular en la corteza de eucalipto. Uno de los principales parámetros de la calidad del grafeno obtenido a partir del óxido es la relación carbono/oxígeno C / O, que debe ser lo más grande posible. Los científicos escribieron que antes, con el uso de reactivos inocuos para el medio ambiente, era posible obtener C/O a un nivel de 5-7, y el nuevo método casi alcanzó el valor de 11.

Como una aplicación de prueba, los investigadores eligieron condensadores, los cuales midieron las características electrónicas correspondientes del grafeno resultante. En particular, la capacidad específica de la sustancia resultó ser de 239 faradios por gramo; este valor es significativamente menor que el del grafeno obtenido con productos químicos peligrosos y está por debajo del límite teórico. Aun así, es mayor que el de otros análogos «amigables con el medio ambiente». La densidad de energía máxima medida por los autores fue de 1800 vatios por kilogramo.

En los últimos años, la superconductividad se ha convertido en una de las áreas activas de investigación sobre el grafeno, que surge en una sustancia de dos capas y su rotación relativa en un cierto ángulo.

Fuente: namas1.org