Un equipo de investigadores del Instituto Indio de Tecnología (IIT) Gandhinagar se topó con un fenómeno inesperado que tendría implicaciones significativas en los protocolos existentes seguidos para sintetizar grafeno y otros nanomateriales bidimensionales (2D).
El grafeno es el material más delgado que ha llevado a varios desarrollos en la ciencia fundamental y aplicada desde que se descubrió por primera vez hace 15 años. Este nuevo conocimiento también ha llevado al desarrollo de una gama de nuevos nanomateriales 2D, que son como el grafeno pero están hechos de otros elementos.
Uno de los métodos más populares para sintetizar grafeno es la exfoliación en fase líquida, en la que el polvo de grafito se mezcla en un medio líquido adecuado y se expone a explosiones de energía sonora de alta intensidad (ultrasonidos). Esta energía ultrasónica delamina los cristales padres en capas en nanohojas hijas que se suspenden y nadan en los solventes orgánicos para formar una dispersión estable de nanomateriales 2D.
En este método, siempre se ha supuesto que las explosiones de energía ultrasónica no afectarían al solvente orgánico. Sin embargo, los investigadores de IIT Gandhinagar se encontraron con una sorpresa. Extendían este método para sintetizar dispersiones de borofeno, un material 2D que es como el grafeno pero está hecho de boro. Mientras realizaba los experimentos de control, el estudiante de doctorado Saroj Kumar Das hizo una observación inesperada de que el solvente orgánico se estaba transformando en puntos cuánticos, nanoestructuras fluorescentes extremadamente pequeñas de solo 2 nm de diámetro.
«Este fue un hallazgo sorprendente porque hasta ahora los científicos creían que el medio líquido o el solvente orgánico permanecen estables durante la exposición a las ondas sonoras y no le sucede nada».
Das hizo esta observación cuando brilló la dispersión con láser y exhibió hermosos colores fluorescentes, un comportamiento que es característico de los puntos cuánticos. Tal formación concurrente de puntos cuánticos, junto con la formación de nanohojas, no se ha visto antes. Entonces informó este resultado inesperado a su asesor, el Dr. Kabeer Jasuja.
Inicialmente, el equipo no pudo aceptar el resultado, pensando que estos puntos cuánticos podrían provenir de una posible contaminación. Sin embargo, después de realizar varios experimentos en diferentes configuraciones y verificar sus resultados, el equipo pudo validar que el solvente orgánico utilizado durante el proceso se está transformando en puntos cuánticos de carbono.
“Este fue un hallazgo sorprendente porque hasta ahora los científicos creían que el medio líquido o el solvente orgánico permanecen estables durante la exposición a las ondas sonoras y no le sucede nada. Esa es la razón principal por la que se usan como medio dispersante para tales experimentos. Nadie ha sospechado que las moléculas de solvente orgánico pueden transformarse en puntos cuánticos de carbono por la energía del sonido. Esta nueva visión física formaría una adición importante a los protocolos seguidos para sintetizar nanohojas ”, dijo Jasuja.
Para demostrar la relevancia de estos resultados, el equipo de investigación también revisó los protocolos que utilizan ultrasonidos para sintetizar otros materiales 2D. Descubrieron que en estos protocolos, uno termina obteniendo una mezcla de puntos cuánticos de carbono junto con las nanocapas 2D que originalmente se pretendían. Los hallazgos implican que antes de hacer inferencias sobre las nanohojas formadas por tales métodos, uno debe reconocer la presencia de estos puntos cuánticos.
Los hallazgos del equipo se publicaron recientemente en Journal of Physical Chemistry C. El equipo incluyó a Saroj Kumar Das, Ramchandra Gawas, Satadru Chakrabarty, Gunda Harini, Rishabh Patidar y Kabeer Jasuja.
Via: India Science Wire
