Propiedades del cambio de grafeno debido al agua y al oxígeno
A menudo encontramos que la comida se pudre cuando la dejamos afuera por mucho tiempo y las frutas se vuelven marrones después de peladas o cortadas. Estos fenómenos se pueden ver fácilmente en nuestra vida diaria e ilustran la reacción de oxidación-reducción. El principio fundamental que controla las propiedades físicas de los materiales bidimensionales, como los materiales de la próxima generación como el grafeno, son las reacciones redox.
Una sola capa de disulfuro de tungsteno, un material bidimensional, se colocó sobre un dióxido de silicio, un sustrato hidrófilo y mostró que el disulfuro de tungsteno interactuaba con moléculas de agua y oxígeno en el aire.
Pohang University of Science and Technology (POSTECH)
El equipo de investigación estaba formado por el profesor Sunmin Ryu, de Kwanghee Park, y Haneul Kang, afiliado al Departamento de Química de POSTECH, descubrió que el dopaje de materiales bidimensionales con influjo de cargas del exterior en el aire es por una reacción electroquímica impulsada por las parejas redox de moléculas de agua y oxígeno. Utilizando imágenes de fotoluminiscencia en tiempo real, observaron la reacción redox electroquímica entre el disulfuro de tungsteno y el oxígeno/agua en el aire. Según su study¸, la reacción redox puede controlar las propiedades físicas de los materiales bidimensionales que pueden aplicarse a elementos de imagen flexibles, transistores de alta velocidad, baterías de última generación, material ultraligero y otras aplicaciones de semiconductores bidimensionales.
Los materiales bidimensionales como el grafeno y el disulfuro de tungsteno se presentan en forma de una o varias capas de átomos de tamaño nanométrico. Son delgadas y fáciles de doblar, pero duras. Debido a estas propiedades, se utilizan en semiconductores, pantallas, baterías solares y más, y son llamados como un material de ensueño. Sin embargo, dado que todos los átomos existen en la superficie de un material, se limitan al medio ambiente, como la temperatura y la humedad, lo que a menudo hace que se modifiquen o transformen. Antes de que el equipo de investigación anunciara el resultado de su estudio, se desconocía por qué ocurría tal fenómeno y ha sido difícil de comercializar, al no poder controlar las propiedades de los materiales.
El equipo de investigación utilizó imágenes por fotoluminiscencia en tiempo real del disulfuro de tungsteno y espectroscopía Raman del grafeno. Demostraron difusión molecular a través del espacio nanoscópico bidimensional entre materiales bidimensionales y sustratos hidrófilos. También descubrieron que había suficiente agua para mediar las reacciones redox en el espacio. Además, demostraron que el dopaje de carga en el ácido, como el ácido clorhídrico, también está dictado por el oxígeno disuelto y la concentración de iones de hidrógeno (pH) de la misma manera.
Lo que han logrado en esta investigación es el principio fundamental necesario para gobernar las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los materiales bidimensionales u otros materiales de baja dimensión. Se prevé que este método puede aplicarse para mejorar el pretratamiento necesario para evitar que los materiales bidimensionales sean modificados por el entorno y la tecnología de postratamiento, como la encapsulación para pantallas flexibles y extensibles.
El profesor Sunmin Ryu dijo: "Utilizando la fotoluminiscencia en tiempo real, pudimos demostrar que la reacción electroquímica impulsada por las parejas redox de moléculas de oxígeno y agua en el aire es la clave y demostró ser el principio fundamental para gobernar las propiedades de los materiales. Esta reacción se aplica no sólo a los materiales bidimensionales sino también a otros materiales de baja dimensión como el punto cuántico y los nanocables. Por lo tanto, nuestros hallazgos serán un importante peldaño hacia el desarrollo de la nanotecnología basada en materiales de baja dimensión".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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