Investigadores de la Universidad de Uppsala y AstraZeneca Gothenburg, Suecia han desarrollado un método ecológico, eficiente y de bajo costo para la hidrogenación de grafeno con luz visible. El estudio de investigación se presenta en un artículo en Comunicaciones de la naturaleza .
El estudio muestra que el grafeno de material de carbono bidimensional y de átomo delgado reacciona con ácido fórmico en una solución de agua tras la irradiación con luz visible. En la reacción, el ácido fórmico actúa como hidrógeno enmascarado y se produce un material donde el hidrógeno tieneagregado al grafeno. Uno dice que el grafeno ha sido hidrogenado.
El estudio fue realizado por el grupo de investigación Assoc. Prof. Henrik Ottosson en el Departamento de Química - Laboratorio Ångström, junto con colegas en Química, Física e Ingeniería en la Universidad de Uppsala y en AstraZeneca Gothenburg.
"La reacción es conveniente y barata, y el grafeno hidrogenado puede aplicarse dentro de áreas como el almacenamiento de hidrógeno. Además, tras la funcionalización del grafeno, se puede abrir una brecha de banda y este hecho es de gran relevancia para aplicaciones electrónicas", dice Henrik Ottosson.
Sin embargo, la investigación de grafeno es un proyecto paralelo en el grupo de Henrik Ottosson. El grupo normalmente estudia los comportamientos de varios hidrocarburos aromáticos tras la irradiación, y aplican una regla, la llamada regla de Baird, que puede derivarse a través de la aplicación química cuánticamecánica.
Los compuestos químicos que son aromáticos tienen una estabilidad inherentemente alta y, a menudo, no son fáciles de degradar. El benceno es el compuesto aromático más conocido y más de la mitad de todos los compuestos químicos conocidos contienen grupos aromáticos.
La alta estabilidad de los compuestos aromáticos se explica por la regla "4n + 2" de Hückel, pero esta regla solo es válida para compuestos en sus estados básicos electrónicos. Tras la exposición a la luz de una determinada longitud de onda, los compuestos aromáticos alcanzan excitación electrónicaestados
Según Baird, los compuestos que son aromáticos en el estado fundamental se vuelven antiaromáticos y reactivos en el estado excitado. La regla, descuidada durante décadas, ahora se puede usar para describir varios comportamientos de compuestos aromáticos cuando se irradian.
Utilizando la regla de Baird, el grupo de Henrik Ottosson desarrolla nuevas reacciones iniciadas por la luz. Primero, estudiaron la adición de hidrosilanos a bencenos, naftaleno e hidrocarburos aromáticos policíclicos gradualmente más grandes los hidrosilanos son compuestos que pueden considerarse análogos pesados de hidrógeno.
A pesar de que no es posible explicar si, y cómo, la regla de Baird se puede aplicar al grafeno un hidrocarburo aromático policíclico esencialmente infinitamente grande, el grupo exploró la química del grafeno y encontró una reacción de adición muy eficiente al usar ácido fórmico.
En AstraZeneca uno ve posibilidades interesantes para el futuro :
"Se ha vuelto más común aplicar reacciones iniciadas por la luz durante el desarrollo de nuevas moléculas en nuestros programas de investigación de drogas. Nos retamos a desarrollar continuamente métodos químicos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. El progreso reciente que hemos visto en fotoquímica, resaltadopor los resultados en este documento, aumentaremos nuestras oportunidades de acceder a la química que nadie creía posible hace unos años. Además, los materiales a base de grafeno tienen propiedades inherentes excepcionales. Hay una gran cantidad de aplicaciones posibles que podrían resultar en la próxima revolución biomédica ",dice Joakim Bergman, Unidad de Biotecnología de Medicamentos Innovadores y Desarrollo Temprano AstraZeneca Gotemburgo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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