روش نوین مهندسی نانوورقه اکسید گرافن ابداع شد

به گزارش خبرنگار علم و فناوری آنا، مواد دوبعدی مبتنی بر گرافن به تازگی به دلیل ساختار، ویژگی‌های مکانیکی، الکتریکی، بصری و گرمایی خارق العاده مرکز اکتشافات علمی قرار گرفته اند.

یکی از این موارد ورقه‌های نانو مبتنی بر اکسید گرافن هستند که از مشتقات اکسید شده گرافن با ابعادی بسیار وسیع و بسیار نازک و همچنین سطوحی مملو از اکسیژن ساخته شده اند.

 گروه‌های عملیاتی حاوی اکسیژن از جمله کربوکسی و گروه‌های هیدروکسی اسیدی   بار‌های منفی متراکم ایجاد می‌کنند و در نتیجه ورقه‌های نانو اکسیدگرافن در آب به حالت چسبناک پایدار می‌شوند.

 به همین دلیل آن‌ها بلوک‌های سازنده ارزشمندی برای نسل آتی مواد نرم به حساب می‌آیند.

به طور خاص ورقه‌های نانو اکسید گرافن واکنش دهنده به گرما توجه وسیعی به خود جلب کرده اند، زیرا کاربرد‌های زیادی دارند مانند استفاده در غشا‌ها و سطوح هوشمند، سیستم‌های قابل بازیافت برای محرک‌های هیدروژلی و پلتفرم‌های پزشکی زیستی.

 با این وجود استراتژی‌های مصنوعی برای تولید رفتار‌های واکنش دهنده به گرما شامل  اصلاح سطح ورقه‌های نانو اکسیدگرفن با پلیمر‌های واکنش دهنده به گرما است. با این فرایند پیچیده  احتمالا عملکرد آن محدود است.

 برای رفع این چالش  محققان به رهبری کوکی سانو (Koki Sano) و شوما کوندو (Shoma Kondo) از دپارتمان شیمی و مواد دانشگاه شینشو ژاپن روشی نوین به عنوان «مهندسی مقابله ای» (countercation engineering) ابداع کرده اند تا روی قابلیت واکنش دهی به گرما ورقه‌های نانو اکسید گرافن تاثیر بگذارند.

سانو در این باره می‌گوید: تحقیق پیش رو یک روش ساده و ارزان برای دستیابی به ویژگی واکنش دهی نسبت به گرما را با  سرمایه گذاری روی مقابله‌های میان یون‌هایی با بار مثبت  ایجاد می‌کند که به طور ذاتی در نانو ورقه‌های اکسید گرافن وجود دارد.

پژوهشگران در این تحقیق یک پروتکل سنتزی قدرتمند شامل واکنش دو مرحله‌ای در آب ایجاد کردند تا ورقه‌های نانو اکسید گرافن را با ویژگی‌های  خاص بسازند.

واکنش تبادلی نخست  جایگزین مقابله میان گروه‌های کربوکسی و هیدروکسی اسیدی با پرتون‌ها شد. پس از آن، یک واکنش اسید-باز با استفاده از یک آنیون هیدروکسید با ضد آنیون‌های هدف انجام شد که در پی آن نانوصفحات اکسید گرافن به وجود آمدند.

در کل یافته‌های این پژوهش کاربرد‌های وسیعی دارد. سنتر کنترل شده نانو ورقه اکسید گرافن با  مقابله‌های طراحی شده مسیری برای تولید راحت مواد واکنش دهنده به گرما ایجاد کرده که قابلیت‌های مختلفی دارند. در کل  نانو ورقه‌های اکسید گرافن بلوک‌های آغازین تولید محصول در حوزه زیست پزشکی، انرژی و محیط زیستی مانند غشا‌های هوشمند، نرم ربات‌ها و سیستم‌های قابل بازیافت هستند.