Los científicos del Center for Advancing Electronics Dresden de TU Dresden han logrado sintetizar polímeros 2D en forma de láminas mediante un proceso ascendente por primera vez. Se desarrolló una nueva ruta de reacción sintética para este propósito. Los polímeros 2D constan de solounas pocas capas atómicas únicas y, debido a sus propiedades muy especiales, son un material prometedor para su uso en componentes y sistemas electrónicos de una nueva generación. El resultado de la investigación es un trabajo colaborativo de varios grupos en TU Dresden y Ulm University y se publicó estesemana en dos artículos relacionados en las revistas científicas Química de la naturaleza y Comunicaciones de la naturaleza .
Desde que Hermann Staudinger descubrió los polímeros lineales en 1920, los científicos sintéticos han soñado con extender la polimerización a la segunda dimensión. Un polímero bidimensional 2D es una macromolécula monomolecular en forma de hoja que consta de repeticiones conectadas lateralmenteunidades con grupos terminales a lo largo de todos los bordes. Dada la enorme diversidad química y estructural de los bloques de construcción es decir, monómeros, los polímeros 2D son muy prometedores en el diseño de materiales racionales adaptados para aplicaciones de próxima generación, como separación de membranas, electrónica, ópticadispositivos, almacenamiento y conversión de energía, etc. Sin embargo, a pesar de los tremendos desarrollos de la química sintética durante el último siglo, la síntesis ascendente de polímeros 2D con estructuras definidas sigue siendo una tarea formidable.
Desde 2014, un grupo de científicos de Technische Universität Dresden y Universität Ulm unieron fuerzas para perseguir este objetivo intrigante pero desafiante. El equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Xinliang Feng TU Dresden desarrolló de manera innovadora una nueva ruta sintética: el uso de surfactantemonocapa como una plantilla suave para guiar la organización supramolecular de los monómeros y la posterior polimerización 2D en una interfaz aire-agua. Esta metodología sintética ahora se denomina síntesis interfacial asistente de surfactante-monocapa SMAIS. Mediante el método SMAIS, el Dr.Tao Zhang sintetizó películas cristalinas de polianilina cuasi-2D con un tamaño lateral de ~ 50 cm2 y un grosor ajustable 2,6 - 30 nm. Las propiedades superiores de transporte de carga y la quimiresistividad hacia el amoníaco y los compuestos orgánicos volátiles hacen que las películas de polianilina cuasi-2D sean materiales electroactivos prometedorespara la electrónica orgánica de película delgada. Para seguir explorando el potencial de SMAIS, el Sr. Kejun Liu, el Dr. Tao Zhang, el Dr. Zhikun Zheng yEl Dr. Renhao Dong logró la síntesis controlada de poliamida y poliamida 2D de pocas capas altamente cristalinas por primera vez.Los polímeros 2D tienen un grosor de solo unos pocos nanómetros y se pueden transferir fácilmente a sustratos arbitrarios, lo que abre una oportunidad emocionante para la integración de polímeros 2D en dispositivos y sistemas de próxima generación.
Junto con los desarrollos fundamentales en el frente de síntesis, el grupo de microscopía electrónica de transmisión dirigido por el Prof. Dr. Ute Kaiser Uni Ulm proporcionó otro pilar indispensable de la investigación conjunta. Desde el desarrollo de la corrección de aberraciones, la obtención de imágenes TEM de alta resoluciónha sido una técnica poderosa en la caracterización estructural hasta la escala atómica. Sin embargo, los materiales orgánicos que contienen hidrógeno son extremadamente propensos a la desintegración estructural bajo el haz de electrones, lo que hace que la obtención de imágenes HRTEM de polímeros 2D sea una misión muy exigente. Al utilizar la aberración esféricaHRTEM corregido, el Dr. Haoyuan Qi ha desentrañado con éxito la micromorfología, las estructuras moleculares, el límite de grano y las estructuras de borde de los polímeros 2D sintéticos: un logro que rara vez se informa en la literatura.
Las estructuras moleculares y la cristalinidad general se han dilucidado más a través de la dispersión de rayos X de incidencia rasante sincrotrón cfaed Chair for Organic Devices, Prof. Dr. Stefan Mannsfeld, TU Dresden. El grupo del Prof. Dr. Thomas Heine TUDresden proporcionó cálculos de unión estrecha con función de densidad que ofrece información significativa sobre las estructuras atomísticas de los polímeros sintéticos 2D.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Technische Universität Dresden . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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