ossido di grafene, un materiale monostrato atomico ottenuto dalla reazione di polveri di grafite con forti agenti ossidanti, ha attirato molto interesse da parte degli scienziati grazie alla sua capacità di convertirsi facilmente in grafene, un materiale molto studiato che gli scienziati ritengono possa essere utilizzato per produrre elettronica trasparente e flessibile a basso costo a base di carbonio.

Ma a Jiaxing Huang, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali, e il suo gruppo di ricerca presso la McCormick School of Engineering and Applied Science della Northwestern University, lo stesso ossido di grafene è ancora più interessante. Huang e il suo gruppo hanno studiato il materiale per anni e hanno scoperto come assemblare questi fogli morbidi come ninfee galleggianti. Hanno anche usato un flash della fotocamera per trasformarli in grafene, e ha inventato una tecnica di spegnimento della fluorescenza per renderli visibili al microscopio.

Ora, lavorando con Kenneth R. Shull, professore di scienze e ingegneria dei materiali, hanno scoperto che i fogli di ossido di grafene si comportano come tensioattivi, le sostanze chimiche in sapone e shampoo che fanno disperdere le macchie nell'acqua. I risultati della squadra sono pubblicati online nel Giornale della Società Chimica Americana .

L'ossido di grafene è noto nel mondo scientifico da più di un secolo ed è stato ampiamente descritto come idrofilo, o attratto dall'acqua. Ma Huang e il suo gruppo di ricerca pensavano che l'ossido di grafene dovesse essere anfifilico, una proprietà dei tensioattivi che può sia attrarre che respingere l'acqua, perché parte della struttura dell'ossido di grafene è in realtà idrorepellente.

"Consideriamo l'ossido di grafene come un materiale morbido, " dice Huang. "Per esempio, si tratta essenzialmente di polimeri bidimensionali composti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Sono anche particelle colloidali con forme molto esotiche".

Per verificare la loro ipotesi, Huang e il suo gruppo hanno messo l'ossido di grafene in acqua gassata. Hanno scoperto che i fogli possono fare l'autostop sulle bolle in aumento per raggiungere la superficie dell'acqua, proprio come farebbe un tensioattivo. Successivamente hanno scoperto che l'ossido di grafite può disperdere le goccioline di olio nell'acqua, proprio come farebbe un tensioattivo.

Questa nuova visione di una proprietà fondamentale del materiale, secondo Huang, è importante per capire come viene elaborato e gestito l'ossido di grafene. Potrebbe portare a nuove applicazioni per il materiale.

Le sue proprietà tensioattive ne consentono l'utilizzo come disperdente per materiali insolubili, come i nanotubi di carbonio. I tensioattivi comuni sono non conduttori, quindi quando usato come agente disperdente per materiali conduttori, devono essere rimossi dal materiale. ossido di grafite, che si trasforma in grafene conduttore attraverso il riscaldamento, aiuterebbe effettivamente la conduttività.

Il comportamento del tensioattivo ha ispirato un'altra entusiasmante scoperta:la superficie dell'acqua può fungere da filtro per separare i fogli di ossido di grafene in base alle dimensioni.

"Più piccolo è il foglio, più diventa simile all'acqua, così alla fine affonderà nell'acqua, " dice Huang. Questo effetto rende più facile raccogliere grandi fogli di ossido di grafene, che sono più utili per la fabbricazione di dispositivi in ​​grafene.