Ricercatori del Politecnico di Tomsk, insieme ai loro colleghi internazionali, hanno scoperto un metodo per modificare e utilizzare il grafene, un sottile conduttore di corrente e calore di un atomo, senza distruggerlo. Grazie al metodo, i ricercatori sono stati in grado di sintetizzare un polimero ben strutturato con un forte legame covalente sul grafene a strato singolo. Chiamano il risultato "tappeti polimerici". La struttura è altamente stabile e meno soggetta a degrado nel tempo, mantenendo la promessa per lo sviluppo di elettronica organica flessibile. Se si aggiunge uno strato di bisolfuro di molibdeno su questo "nanotappeto, " la struttura risultante genera corrente sotto esposizione alla luce. Lo studio è stato pubblicato nel Journal of Materials Chemistry C .

Il grafene è allo stesso tempo il più resistente, luce e un materiale di carbonio elettricamente conduttivo. Può essere utilizzato per la produzione di batterie solari, schermi di smartphone, elettronica sottile e flessibile, e anche nei filtri dell'acqua, poiché i film di grafene passano le molecole d'acqua e bloccano tutti gli altri composti. Il grafene deve essere integrato in strutture complesse per essere utilizzato con successo. Però, questo comporta una sfida. Secondo gli scienziati, il grafene stesso è abbastanza stabile e reagisce male con altri composti. Per farlo reagire con altri elementi, cioè per modificarlo, il grafene è solitamente almeno parzialmente distrutto. Questa modifica degrada le proprietà dei materiali ottenuti.

Professor Raul D. Rodriguez, dalla Scuola di Ricerca per la Chimica e le Scienze Biomediche Applicate, dice, "Quando si funzionalizza il grafene, dovresti stare molto attento. Se esageri, le proprietà uniche del grafene sono perse. Perciò, abbiamo deciso di seguire una strada diversa. Nel grafene, ci sono inevitabili nano-difetti, Per esempio, ai bordi del grafene e rughe nel piano. Gli atomi di idrogeno sono spesso attaccati a tali difetti. È questo idrogeno che può interagire con altre sostanze chimiche".

Per modificare il grafene, gli autori utilizzano un sottile substrato metallico su cui è posto un singolo strato di grafene. Quindi il grafene viene coperto con una soluzione di molecole di bromo-polistirene. Le molecole interagiscono con l'idrogeno e si attaccano ai difetti esistenti, con conseguente poliesiltiofene (P3HT). L'ulteriore esposizione alla luce durante la fotocatalisi porta allo sviluppo di un polimero.

"Nel risultato, abbiamo ottenuto i campioni con una struttura simile a 'tappeti polimerici, ' come li chiamiamo sul giornale. Sopra un tale "tappeto polimerico, ' mettiamo il bisolfuro di molibdeno. Grazie a una combinazione unica di materiali, otteniamo una struttura a sandwich che funziona come una batteria solare. Questo è, genera corrente quando esposto alla luce. Nei nostri esperimenti si stabilisce un forte legame covalente tra le molecole del polimero e il grafene, fondamentale per la stabilità del materiale ottenuto, " nota Rodriguez.

Secondo il ricercatore, questo metodo per la modifica del grafene produce un composto molto robusto; è anche semplice ed economico, poiché vengono utilizzati materiali economici. Il metodo è versatile perché rende possibile la coltivazione di polimeri molto diversi direttamente sul grafene.

"La forza del materiale ibrido ottenuto si ottiene perché non distruggiamo il grafene stesso, ma utilizzano difetti preesistenti e un forte legame covalente alle molecole polimeriche. Lo studio è promettente per lo sviluppo di un'elettronica sottile e flessibile in cui le batterie solari possono essere attaccate ai vestiti, e quando deformato, non si romperà, "dice il professore.