Grafenotik eratorritako nanoegituren egonkortasun arazoak konpontzen

• Kimikari, fisikari eta materialen zientzialariek osatutako nazioarteko talde batek babes/babesgabetze estrategiak ezartzea lortu du grafeno nanoegituren sintesia zuzenean gainazaletan egin ahal izateko.
• Lana Nature Chemistryn argitaratu berri da.

Azken hamarkadetan, material berriak lortzeko “gainazaleko sintesi” deritzon hurbilketa berria garatu da, disoluzio estandarrean eginiko kimikarekin alderatuz, oinarrizko desberdintasunak dituena. Disolbatzaileen espazio tridimensionala beharrean, ikuspegi berri honetan, erreaktiboen ingurua ondo definitutako bi dimentsioko gainazal solidoa da, hutseko balditzetan mantentzen dena.

Desberdintasun hauek, bide arruntetik lortu ezingo liratekeen egitura molekular ugariren sintesia ahalbidetu dute. Interes handiena sortzen ari diren egituren artean, sigi-saga moduko ertzak dituzten karbonozko nanoegiturak aurkitzen dira. Sigi-saga ertz hauek propietate elektroniko eta magnetiko oso bereziak ematen dizkiete material hauei, aplikazio askotarako erabilgarriak eginez, horien artean teknologia kuantikoetarako.

Hala ere, egonkortasun kimiko eza da material hauen desabantaila nabarmenetako bat, ez baitute aireratzea jasaten. Horregatik erabiltzen dira sintesia bermatzen duten hutsa bezalako inguruneak. Tamalez, dispositibo errealetan ezartzeko, manipulatu eta inguruz aldatu behar dira egitura hauek, materialak degradatzeko arriskuarekin, eta ondorioz, baita beren erabilpena ere. Horregatik, dispositiboen fabrikazio-prozesuak hobetzeko estrategia berriak garatu beharra dago.

Grafenozko nanozinta erreaktibo  baten ekortze-mikroskopioaren irudia (ezkerrean) eta atmosferaren erasotik babestuta (eskuinean).

Nanoegituren babes/babesgabetze estrategiak

Disoluzioan eginiko kimika arruntean, ohikoa da babes/babesgabetze estrategiak erabiltzea egonkortasun arazoak gainditzeko. Hala ere, frogatzear zegoen babes estrategia kimiko hauek “gainazal sintesian” erabilgarriak izango ote ziren edo ez.

Nature Chemistry aldizkarian argitaratutako lan honetan, ondorengo erakundeek osatutako nazioarteko ikerketa taldeak – DIPC eta CFM (CSIC-UPV/EHU) Donostia, CiQUS – Universidade de Santiago de Compostela, Txekiako Zientzia Akademia (Praga), Palacký Unibertsitatea (Olomouc), Ikerbasque (Euskal Herria) eta CINN (CSIC-UNIOVI-PA) El Entregon – sigi-saga ertz trinkoz osatutako grafenozko zintekin frogak egin ditu.

Lanak elkarrekin lotutako eta osagarriak diren bi metodo aurkezten ditu. Babes/babesgabetze estrategia hauek erreaktiboak diren nanografenoen muturreko sigi-saga segmentuetan erabili dira.

Zehazki, hidrogeno atomikoaren erabilpena frogatu dute, grafeno nanoegituratua atmosferaren efektu oxidatzaileetatik babesteko. Ondoren, nanoegitura hauek beren jatorriko egiturara itzuli daitezkeela ikusi dute tratamendu termiko batekin deshidratatuz. Ikuspegi alternatibo bati esker gainera, kimikoki modifikatutako eta airean egonkortasuna erakusten duten grafenozko nanoegiturak eraldatu dituzte, eta zetona albo-taldeekin, intereseko molekula berreskuratu dute.

Karbonozko nanoegiturak gailuetan integratzeko aurrerapauso handia

Emaitza hauek irismen handikoak dira. Garatutako babes/babesgabetze estrategia beste grafenozko nanoegitura batzuekin erabilgarria izatea espero da. Horrela, ate berriak irekitzen ditu gailuetan karbonozko nanoegiturak txertatzeko metodologiak sortzeko, eta, beraz, ertzetako sigi-saga moduko ezaugarri bakarren ustiapenak aplikazio eskalagarrietatik pauso bat hurbilago eraman ditzake. Fisika, kimika, materialen zientzia eta ingeniaritza barne hartzen dituen erronka zientifiko handia da.

Jatorrizko Argitalpena:

Circumventing the stability problems of graphene nanoribbon zigzag edges

James Lawrence, Alejandro Berdonces-Layunta, Shayan Edalatmanesh, Jesús Castro-Esteban, Tao Wang, Alejandro Jimenez-Martin, Bruno de la Torre, Rodrigo Castrillo-Bodero, Paula Angulo-Portugal, Mohammed S. G. Mohammed, Adam Matěj, Manuel Vilas-Varela, Frederik Schiller, Martina Corso, Pavel Jelinek, Diego Peña and Dimas G. de Oteyza

Nature Chemistry (2022)

https://www.nature.com/articles/s41557-022-01042-8