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Viernes 11 de Octubre de 2019 a las 06:30

Una investigación sobre óxido de grafeno, portada en una prestigiosa publicación de la editorial Wiley

El grupo de la URJC del profesor Ángel Luis Álvarez, junto con el Dr. Sergio Quesada y el investigador predoctoral Fernando Borrás, ha traspasado una de las fronteras en el campo de los materiales 2D: la generación de capas de óxido de grafeno a escalas macroscópicas con control posicional total y a velocidades sin precedentes. En este trabajo han participado investigadores de los Institutos de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), IMDEA Energía y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

Redacción

El interés por los materiales bidimensionales sigue creciendo debido a sus fascinantes propiedades eléctricas, ópticas, químicas y térmicas. Desde el descubrimiento del grafeno, el representante por excelencia, se han dedicado considerables esfuerzos al descubrimiento de nuevos materiales 2D, a sus técnicas de síntesis, caracterización y aplicabilidad.

La reciente aportación del Grupo de Optoelectrónica Orgánica (OOG) de la URJC, en el Laboratorio de Caracterización de Dispositivos Orgánicos (LabCADIO), que dirige la profesora Carmen Coya, consiste en alcanzar la buscada “litografía de oxidación” sobre grafeno a escalas que superan los milímetros cuadrados y en unos tiempos de fabricación de decenas de minutos, lo que constituye un verdadero hito. Estos resultados han sido  publicados en la prestigiosa revista Small (Wiley), una referencia en el campo de la nano- y micro-tecnología, representando  una portada de la revista en su número de 1 de octubre.

El instrumental empleado ha sido ideado y fabricado por los propios investigadores y constituye un ejemplar único en el mundo. Controlando solamente el voltaje aplicado, el tiempo de oxidación y la humedad relativa, permite alcanzar una impresionante reproducibilidad de resultados, tanto morfológica como composicional. Para la caracterización de los nuevos materiales ha sido necesario combinar técnicas de microscopía y espectroscopía, integrando a investigadores de diversas instituciones en un equipo multidisciplinar liderado por la URJC.

Un nuevo paradigma teórico

Además, esta innovadora tecnología ha permitido profundizar en la naturaleza más íntima de la “Oxidación Anódica Local” de los materiales bidimensionales. “Las conclusiones que hemos alcanzado han dado lugar a un nuevo modelo físico para la expansión del óxido sobre cualquier material bidimensional, una construcción sobre primeros principios científicos que viene a completar el modelo clásico de Mott-Cabrera para la oxidación de materiales en volumen”, destaca el Dr. Sergio Quesada.

Para ello ha sido necesario medir las micro-corrientes eléctricas generadas por los electrones liberados en la reacción de oxidación, corrientes que no habían sido detectadas hasta la fecha. “Usando estas medidas, ha sido posible incluso distinguir las diferentes etapas de la reacción y predecir el porcentaje de oxígeno (confirmado después experimentalmente) o la velocidad de expansión de la capa de óxido”, señala el investigador de la URJC, quien añade que “estos resultados superan algunos de los paradigmas preestablecidos para el fenómeno de la Oxidación Anódica, como el verdadero papel que desempeña el agua, el campo eléctrico, el transporte y la distribución de cargas durante el proceso”.

“Estos resultados no constituyen el final de una línea de investigación, sino su comienzo, en el que se explotarán las posibilidades de los dispositivos preparados, en un horizonte de aplicaciones que abarca desde los sensores biológicos multi-analito hasta la tecnología de telecomunicaciones”, apunta.