17/09/2018 - Nuevas funcionalidades para el grafeno

Menéame

El fluorografeno es un material constituido por átomos de fluor unidos a los carbonos que conforman la red hexagonal del grafeno. Es uno de los aislantes más delgados conocidos y lo presentaron en 2010 de forma independiente varios laboratorios internacionales, incluido el que tenían en la Universidad de Manchester (Reino Unido) los científicos rusos Konstantin Novoselov y Andre Geim, ganadores del Premio Nobel de Física de aquel año.

Este compuesto se puede considerar la versión bidimensional del popular teflón (nombre comercial del politetrafluoretileno), un material lineal también formado por átomos de carbono y fluor usado en muchos revestimientos, como el de las sartenes. Los dos son perfluorocarbonos, pero con fórmulas distintas.

“A pesar de las similitudes químicas, hay una diferencia particular: el fluorografeno lleva los átomos de flúor unidos a carbonos terciarios (llamados así por enlazarse a otros tres carbonos), lo que se considera el talón de Aquiles de los perfluorocarbonos”, explica Michal Otyepka, investigador de la Universidad Palacký (República Checa), donde aprovechando esa ‘vulnerabilidad’, un equipo de científicos usa este material para crear nuevos derivados del grafeno y dotarlos de funcionalidad.

En general, el enlace químico entre el carbono y el fluor es muy fuerte, uno de los más difíciles de romper. Por eso los perfluorocarbonos son productos muy estables e inertes. Sin embargo, el enlace flúor-carbono terciario es más susceptible a reacciones químicas.

“En 2010, ya demostramos que el fluorografeno se puede transformar en grafeno y atribuimos este hecho a la presencia de este tipo de enlaces”, comenta Otyepka, “y desde  entonces hemos analizado diversos canales o métodos de reacción, que consiguen eliminar los átomos de fluor o sustituirlos por otros elementos químicos”

“Ahora –añade–, hemos comprobado que el tipo de solvente puede favorecer uno de los canales de reacción, lo que significa que podemos elegir varios solventes (como la dimetilformamida u otros) para controlar la composición química del material final. Este hallazgo, que hemos publicado en el Journal of Physical Chemistry Letters, permite de una manera elegante afinar las propiedades del derivado del grafeno”.

Multitud de aplicaciones de los derivados del grafeno

Esta investigación forma parte del proyecto europeo 2DCHEM (Two-Dimensional Chemistry towards New Graphene Derivatives), cuyo objetivo es comprender y controlar la química del fluorografeno para preparar los derivados de grafeno, con aplicaciones en multitud de campos: detección electroquímica, magnetismo, tecnologías de separación, catalizadores y almacenamiento de energía (supercondensadores y baterías).

Los últimos resultados y retos futuros en este campo los ha presentado Otyepka durante la Graphene Week 2018, el congreso anual organizado por la iniciativa Graphene Flagship de la Unión Europea, que este año se ha celebrado del 10 al 14 de septiembre en San Sebastián.

Referencia bibliográfica:

Dagmar Matochová, Miroslav Medved’, Aristides Bakandritsos, Tomáš Steklý, Radek Zbořil and Michal Otyepka. “2D Chemistry: Chemical Control of Graphene Derivatization”.  J. Phys. Chem. Lett., 2018, 9 (13), pp 3580–3585. DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b01596

_________________________________________________

Servicio de Información y Noticias Científicas

La instrumentación de grandes instalaciones científicas plantea un reto particular: obtener medidas fiables en lugares donde la radiación, el vacío, las temperaturas extremas y los campos electromagnéticos limitan la vida útil de los sensores tradicionales. La empresa valenciana Cálculo y Estructuras Sensadas (CALSENS), surgida de la Universitat Politècnica de València, está abordando este problema mediante SENSOFUS, un proyecto de I+D...

La fibra de carbono ofrece una combinación de rigidez, resistencia y bajo peso muy atractiva para la industria del automóvil, pero su fabricación y su recuperación al final de la vida útil plantean desafíos ambientales y económicos. CDTI Innovación acaba de difundir información sobre una propuesta de cooperación tecnológica entre entidades españolas y chinas para desarrollar materiales compuestos basados en...

Las ciudades concentran una parte relevante de las necesidades de movilidad, climatización, servicios públicos y consumo energético. Lograr que una mayor proporción de esa demanda pueda atenderse mediante electricidad limpia requiere algo más que incorporar vehículos eléctricos o instalar bombas de calor: exige coordinar redes, infraestructuras, edificios, planificación urbanística y financiación. En este contexto, la Comisión Europea y el Pacto...

La arquitectura abierta RISC-V se ha convertido en un punto de interés para la investigación en diseño digital, sistemas embebidos y nuevos circuitos integrados. La Universidad Politécnica de Madrid ha organizado los días 12 y 13 de noviembre de 2026 el encuentro HEEPING-UP THE X-AGORA DAYS, centrado en el ecosistema RISC-V, el desarrollo de aceleradores hardware y el prototipado de...

El Centro Botín de Santander acoge hoy día 13 de noviembre de 2026 las III Jornadas de la Industria, organizadas por el Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Cantabria (IICANT). La edición está dedicada a las capacidades de ingeniería, fabricación avanzada y desarrollo tecnológico vinculadas a la industria de defensa, con especial atención a las oportunidades de diversificación para empresas...