El nitruro de boro hexagonal es difícil, pero los científicos de la Universidad de Rice están haciendo que sea más fácil llevarse bien con ellos.
El bidimensional h-BN, un material aislante también conocido como "grafeno blanco", es cuatro veces más rígido que el acero y un excelente conductor de calor, un beneficio para los compuestos que dependen de él para mejorar sus propiedades.
Esas cualidades también hacen que h-BN sea difícil de modificar. Su retícula hexagonal apretada de átomos alternos de boro y nitrógeno es altamente resistente al cambio, a diferencia del grafeno y otros materiales 2D que pueden modificarse fácilmente, también funcionalizados, con otros elementos.
El laboratorio de Rice del químico Angel Martí ha publicado un protocolo para mejorar el h-BN con cadenas de carbono. Estos convierten al tipo duro 2D en un material que conserva su resistencia pero es más susceptible de unirse con polímeros u otros materiales en materiales compuestos.
El documento del laboratorio en el Journal of Physical Chemistry de la American Chemical Society sugiere que h-BN también se puede hacer más dispersable en solventes orgánicos. Martí y su equipo modificaron el proceso de reacción de Billups-Birch que habían utilizado con éxito para alterar los nanotubos de nitruro de boro aatacar las defensas de h-BN y unir covalentemente los carbonos.
Reducción de abedul, descubierta en la década de 1940 y mejorada en 2004 por el profesor emérito de química Edward Billups para funcionalizar nanotubos de carbono, libera electrones para unirse a otros átomos. En el proceso de Rice, Martí y su equipo pueden controlar la cantidad de h-BN funcionalización variando la cantidad de litio en la reacción.
El litio es un metal alcalino que desprende electrones libres cuando se combina con amoníaco licuado. Mezclado con escamas de h-BN y una fuente de carbono, 1-bromododecano en este caso, la reacción produce un radical alquilo, una especie química que reacciona con h-BN y hace un enlace.
Martí dijo que es el mejor método encontrado hasta ahora para modificar h-BN, que resiste el cambio incluso a altas temperaturas. "Toma un poco de grafito y lo pone en un horno a 800 grados Celsius, y serádesaparecido ", dijo." Usted toma nitruro de boro hexagonal y hace lo mismo, y todavía estará allí sonriéndole.
"Eso le da una idea de cuán estable es, y ese es el problema que queríamos abordar", dijo Martí. "El material es bueno para ciertas aplicaciones, pero para controlar sus propiedades de fabricación, debe injertar diferentes gruposen la superficie "
Dijo que una relación molar de 20 a 1 de litio a h-BN optimizó el proceso de injerto de cadenas de carbono en la superficie y los bordes.
Debido a que la base h-BN permanece estable a altas temperaturas, puede volver a su estado original simplemente quemando las cadenas funcionales.
Aunque h-BN es naturalmente hidrófilo atrae el agua, los carbonos funcionales los hacen casi superhidrofóbicos evitan el agua, una buena propiedad para hacer películas protectoras, dijo Martí. Pero incluso cuando se mejoran, los copos siguen siendo susceptibles de dispersarseen solventes no polares.
Martí dijo que su grupo está explorando qué otros tipos de moléculas pueden injertarse en el grafeno blanco. "¿Qué pasa con los grupos benceno? ¿Qué pasa con los éteres? ¿Qué pasa con los grupos que lo harán compatible con otros materiales?
"Hay mucho interés en hacer materiales compuestos entre h-BN, nanotubos de nitruro de boro y polímeros", dijo. "En última instancia, nos gustaría injertar diferentes grupos en h-BN y construir una biblioteca, una especie decaja de herramientas, de grupos funcionales que se pueden usar con estos materiales "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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