Cómo fabricar grafeno usando un horno de microondas casero

Ya sabes que puedes obtener hojas de grafeno por exfoliación mecánica con una cinta adhesiva (Scotch) aplicada sobre la mina de grafito de un lápiz. Se ha publicado en Advanced Materials un curioso método de fabricación de grafeno: «Nevadas» de grafeno producidas por tormentas de «rayos» en una atmósfera de metano dentro de un horno de microondas casero. Las descargas de corona se producen en un tubo de sílice (SiO2/Si) calentado a 700 ºC. Los enlaces del metano gaseoso se rompen produciendo carbono que se conforma como nanoláminas de grafeno (CH4 → CH → C2 → G) y que caen como los «copos de nieve» depositándose sobre una superficie.

Este método barato para fabricar grafeno en fase gaseosa me resulta muy poético. Por supuesto, no es el método ideal para fabricar monocapas de alta calidad, pero al menos permite diseñar ciertos dispositivos prácticos. El artículo es Yangyong Sun, Liangwei Yang, …, Jin Zhang, ““Snowing” Graphene using Microwave Ovens,” Advanced Materials 2018: 1803189 (21 Aug 2018), doi: 10.1002/adma.201803189; me he enterado gracias a “How to make graphene ‘snow’ in a microwave,” Nature, 30 Aug 2018.

Según Yangyong Sun (Centro de Nanoquímica, Univ. Pekín, China) y sus colegas el nuevo método de fabricación es una tecnología escalable para la producción de grafeno de alta calidad a bajo coste. En un horno de microondas casero se logra fabricar hasta ≈ 0.11 g/h (gramos por hora) de grafeno multicapa en láminas con un tamaño medio de ≈ 100 ± 16 nm y un número de capas inferior a cinco en un ≈ 74.4% de los casos. Para estudiar la calidad del grafeno se ha usado espectroscopia Raman, en concreto los picos a 1343 (D), 1570 (G) y 2682 (2D) cm−1; recuerda que la calidad del grafeno se mide por el cociente D/G. Se ha logrado una calidad D/G ≈ 0.36 para la nieve de grafeno. Por cierto, en la figura superior izquierda la notación es GS (graphene snow) para la nieve de grafeno, RGO (reduced graphene oxide) para el óxido de grafeno reducido, GO (graphene oxide) para el óxido de grafeno y Graphite para el grafito (aquí más de cinco capas de grafeno apiladas).

Para fabricar un dispositivo conviene que la nieve de grafeno se deposite sobre un sustrato de polidimetilsiloxano (PDMS) que facilita el autoensamblado de los copos de nieve de grafeno. Así se pueden fabricar dispositivos flexibles basados en grafeno. En particular se ha fabricado un sensor de esfuerzos mecánicos (strain sensor) que mide la tensión producida por una fuerza aplicada al objeto donde se encuentra adherido; se ha logrado una alta sensibilidad (average gauge factor ≈ 171.06) y un buen rango de medida (0%–110%). Ambas propiedades son difíciles de lograr en sensores adhesivos.

La «nieve» de grafeno que cae sobre la base del horno microondas adopta estructuras de tipo espuma tridimensional. Usando microscopia electrónica de alta resolución se pueden observar copos de nieve de grafeno formados por grafeno bicapa e incluso grafeno monocapa, como ilustran estas imágenes. Por supuesto, el nuevo método no es el ideal para fabricar grandes láminas de grafeno monocapa, pero se puede usar para aplicaciones en las que basta pintar superficies con grafeno multicapa.

3 comentarios

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Enrique Moreno Enrique Moreno

Yo creo que hay una errata. La mina de los lápices está hecha de una mezcla de polvo de grafito y arcilla horneada. El método de la cinta Scotch es sobre una lámina de grafito, creo.

Enrique Moreno Enrique Moreno

Yo creo que hay una errata. La mina de los lápices está hecha de una mezcla de polvo de grafito y arcilla horneada. El método de la cinta Scotch es sobre una lámina de grafito, creo.

Tu anciana abuela Tu anciana abuela

Lo de la atmósfera de metano puede no solo ser un método de obtener escamas de grafeno, sino de hacer saltar por los aires a toda la manzana.

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