Solo un po' di sapone aiuta a ripulire il difficile processo di preparazione del nitruro di boro esagonale bidimensionale (hBN).

I chimici della Rice University hanno trovato un modo per ottenere la massima quantità di nanofogli di hBN 2-D di qualità dalla sua forma sfusa naturale elaborandolo con tensioattivo (noto anche come sapone) e acqua. Il tensioattivo circonda e stabilizza le scaglie microscopiche, preservandone le proprietà.

Esperimenti del laboratorio del chimico del riso Angel Martí hanno identificato il "punto debole" per realizzare dispersioni stabili di hBN, che possono essere trasformati in film antibatterici molto sottili che resistono a temperature fino a 900 gradi Celsius (1, 652 gradi Fahrenheit).

Il lavoro condotto da Martí, l'alunna Ashleigh Smith McWilliams e la studentessa laureata Cecilia Martínez-Jiménez sono dettagliate nella rivista dell'American Chemical Society Nanomateriali applicati ACS .

"I materiali in nitruro di boro sono interessanti, soprattutto perché sono estremamente resistenti al calore, " Martí ha detto. "Sono leggeri come grafene e nanotubi di carbonio, ma puoi mettere hBN in fiamme e non gli succede nulla."

Ha detto che l'hBN sfuso è economico e facile da ottenere, ma trasformarlo in blocchi microscopici è stata una sfida. "Il primo passo è riuscire a esfoliarli e disperderli, ma la ricerca su come farlo è stata dispersa, " Martí ha detto. "Quando abbiamo deciso di fissare un punto di riferimento, abbiamo scoperto che i processi che sono stati estremamente utili per il grafene e i nanotubi non funzionano altrettanto bene per il nitruro di boro".

La sonicazione di massa di hBN in acqua ha esfoliato con successo il materiale e lo ha reso solubile. "Ci ha sorpreso, perché i nanotubi o il grafene galleggiano semplicemente sopra, " Martí ha detto. "L'hBN si è disperso dappertutto, anche se non erano particolarmente stabili.

"Si è scoperto che i bordi dei cristalli di nitruro di boro sono fatti di ammine e gruppi di ossido nitrico e acido borico, e tutti questi gruppi sono polari (con carica positiva o negativa), " ha detto. "Quindi quando li esfoliate, i bordi sono pieni di questi gruppi funzionali che amano molto l'acqua. Con il grafene non succede mai".

Gli esperimenti con nove tensioattivi li hanno aiutati a trovare il tipo e la quantità giusti per evitare che l'hBN 2-D si accumuli senza tagliare troppo i singoli fiocchi durante la sonicazione. I ricercatori hanno utilizzato l'1% in peso di ciascun tensioattivo in acqua, aggiunti 20 milligrammi di hBN sfuso, quindi mescolato e sonicato il mix.

La filatura delle soluzioni risultanti a velocità basse e alte ha mostrato che la resa maggiore è arrivata con il tensioattivo noto come PF88 sotto centrifugazione a gravità 100, ma i nanofogli di migliore qualità provenivano da tutti i tensioattivi ionici al di sotto degli 8 anni, centrifugazione di 000 g, con la massima stabilità dai comuni tensioattivi ionici SDS e CTAC.

DTAB, abbreviazione di bromuro di dodeciltrimetilammonio, sotto elevata centrifugazione si è dimostrato il migliore nel bilanciare la resa e la qualità dell'hBN 2-D. I ricercatori hanno anche prodotto una pellicola trasparente da nanofogli di hBN dispersi in SDS e acqua per dimostrare come possono essere trasformati in prodotti utili.

"Descriviamo i passaggi necessari per produrre scaglie di hBN di alta qualità, " Martí ha detto. "Tutti i passaggi sono importanti, e siamo stati in grado di portare alla luce le conseguenze di ciascuno".