Desenrollando nanotubos de carbono multicapa en nanoláminas de grafeno (o cuando una imagen vale más que mil palabras)

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Método de Jiao et al. Siglas: MWCNT = Multi-Wall Carbon NanoTube; GNR = Graphene Nanoribbon; PMMA = PolyMethyl-MethAcrylate); Ar = Argon. (C) Nature.

La figura muestra claramente cómo se pueden obtener láminas de una, dos y tres capas de grafeno desenrollando un nanotubo de carbono multicapa (método de Jiao et al.). En el mismo número de Nature, Kosynkin et al. han presentado otro método para desenrollar nanotubos de muchas capas. Son dos grandes avances en la fabricación de nanoláminas de grafeno con aplicaciones en tecnología de semiconductores, las primeras, y en biología, las segundas. Nos lo cuenta el mexicano Mauricio Terrones, “Nanotubes unzipped,” News and Views, Nature 458: 845-846, 16 April 2009 , lo resume en “Nanotubes are single sheets of graphite rolled up into a cylinder. But no one thought that nanotubes could be cut along their axis and flattened out to make such sheets. Until now.” Los artículos técnicos son Liying Jiao, Li Zhang, Xinran Wang, Georgi Diankov, Hongjie Dai, “Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes,” Nature 458: 877-880, 16 April 2009 , y Dmitry V. Kosynkin, Amanda L. Higginbotham, Alexander Sinitskii, Jay R. Lomeda, Ayrat Dimiev, B. Katherine Price, James M. Tour, “Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons,” Nature 458: 872-876, 16 April 2009 .

El método de Kosynkin et al. (figura de abajo) es extremadamente simple, eficiente y potencialmente escalable para la fabricación de nanoláminas (nanoribbons) de grafeno. Los autores utilizan nanotubos de carbono multicapa (entre 15 y 20 cilindros concéntricos, con un diámetro entre 40 y 80 nanómetros) que son tratados con ácido sulfúrico y permanganato potásico (un agente oxidante) a temperatura ambiente, para luego calentarlos entre 55 y 70 °C. El resultado es la formación de nanoláminas de grafeno hasta 4 micrómetros de longitud con anchuras entre 100 y 500 nanómetros y un grosor entre 1 y 30 capas de grafeno. Estas nanoláminas de grafeno son altamente solubles en agua y en disolventes orgánicos polares, con lo que se espera que tengan gran número de aplicaciones biológicas.

El mecanismo químico por el que se desenrollan los nanotubos no es conocido, pero los autores creen probable que se deba a una oxidación de los enlaces dobles carbono-carbono en el nanotubo. El ácido sulfúrico se inserta dentro de los cilindros y logra que se despegue la parte de “arriba.” Experimentos más detallados serán necesarios para conocer este mecanismo con más detalle.

El método de Jiao et al. (figura de arriba) consigue nanoláminas de grafeno mucho más delgadas y mucho menos anchas que el método de Kosynkin et al. Logran entre 1 y 3 capas de grafeno, y entre 10 y 20 nanómetros de anchura. Estas nanoláminas de grafeno podrían tener aplicaciones en dispositivos semiconductores. Jiao et al. sumergen los nanotubos de carbono en una película de polímero (PMMA) que luego decapan (etching) utilizando un plasma de argón. La película finalmente es eliminada utilizando un disolvente gaseoso. Para eliminar los restos de polímero, el resultado es calentado a 300 °C.

Lo dicho, una imagen vale más que mil palabras. Son dos procedimientos extremadamente sencillos. Como siempre en lo simple está la respuesta, pero a alguien se le tiene que ocurrir primero.

Método de Kosynkin et al. (C) Nature.

Método de Kosynkin et al. (C) Nature.

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