El grafeno es un material extremadamente fino, flexible y resistente fabricado a partir de carbono puro. Forma capas que constan prácticamente de una sola capa de átomos de carbono. Para hacer que el grafeno sea tan grueso como un cabello humano, se deben apilar miles de capas una encima de otra.

Muchos investigadores están trabajando intensamente en el grafeno. Hay una buena razón para ello, ya que las propiedades especiales del material prometen nuevas aplicaciones, por ejemplo en la electrónica o la tecnología energética.

Hacer que el grafeno sea permeable a otras moléculas

Para los científicos es especialmente interesante poder controlar la permeabilidad del grafeno a diferentes materiales: «En la red de carbono del grafeno se pueden formar los llamados defectos. Se pueden considerar como pequeños agujeros que hacen que la red sea permeable a los gases», afirma Frank Werthner, profesor de química de la Universidad Julius-Maximilians-Universität (JMU) de Würzburg, en Baviera, Alemania.

Aún no se ha observado la permeabilidad de otras sustancias como iones como fluoruro, cloruro o bromuro. “Sin embargo, será de fundamental interés científico para aplicaciones como la purificación de agua, la detección de mezclas de sustancias o la purificación”, explica el profesor de Würzburg.

Los defectos permiten el paso de los iones: manifestaciones en la naturaleza

Por primera vez, un equipo dirigido por Frank Werthner ha creado un sistema modelo con un defecto que permite el paso de los haluros fluoruro, cloruro y bromuro, pero no del yoduro. Esto se logró en una doble capa estable que consta de dos nanografenos que rodean una cavidad. Los iones de halogenuros penetrantes quedan atrapados en esta cavidad para medir el tiempo necesario para la penetración. Los resultados se publican en la revista. la naturaleza.

El cloruro es un componente de la sal común, se encuentra en el agua de mar y juega un papel importante en los procesos vitales de todos los organismos. “La evidencia de una alta permeabilidad del cloruro por nanografeno de una sola capa y una unión selectiva de haluro a nanografeno de doble capa acerca algunas aplicaciones”, afirmó el Dr. Kazutaka Shyama, quien inició y dirigió el proyecto junto con Frank Werthner. Dichas aplicaciones incluyen membranas de filtración de agua, receptores sintéticos y canales de cloruro.

El próximo objetivo son pilas más grandes de nanografeno

En el siguiente paso, los químicos de Würzburg quieren construir pilas más grandes de sus nanografenos. Quieren utilizarlos para investigar el flujo de iones y, por tanto, un proceso que tiene lugar de forma similar en los canales iónicos biológicos.

Esta investigación se realizó en el Instituto de Bioquímica y el Centro de Química de Nanosistemas de JMU. El trabajo fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) como parte de dos subvenciones para el desarrollo de nanografenos equipados con grupos imida.

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