Recreación do filtro atómico de grafeno. Grazas a el, será posible filtrar unhas moléculas e deixar pasar outras. Fonte: CiQUS.

Recreación do filtro atómico de grafeno. Grazas a el, será posible filtrar unhas moléculas e deixar pasar outras. Fonte: CiQUS.

Científicos do CiQUS crean unha peneira molecular de grafeno

A revista 'Science' publica o achado, que supón un importante avance no estudo deste revolucionario material, moi duro, flexible e lixeiro

O grafeno é un material formado por átomos de carbono puro, que poderá achegar avances en diversas disciplinas nos vindeiros anos. As súas peculiaridades (é máis forte que o diamante ao tempo que é moi flexible e extremadamente lixeiro) fan que se preste a numerosas aplicacións. En 2010, as investigacións acerca deste material que fixeron Andre Geim e Konstantin Novoselov valéronlle o Nobel de Física. E un centro de investigación galego, o CiQUS de Santiago de Compostela, está á vangarda internacional nos estudos químicos sobre o composto.

Esta semana, Science recolle unha nova aproximación a este material: Os científicos do CiQUS Diego Peña e Manuel Vilas, xunto a investigadores do o Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) e o Donostia International Physics Center (DIPC), conseguiron crear unha membrana de grafeno con poros que poden ser modificados con precisión atómica. Ao mesmo tempo, ten propiedades semicondutoras que permiten que a membrana actúe como sensor.

Crear unha membrana de grafeno con poros tan diminutos permite modificar as súas propiedades básicas: deste xeito pode ser permeable e útil como peneira, polo que se convertiría nun “excelente candidato para desenvolver filtros máis duradeiros, selectivos e enerxéticamente eficientes para substancias extremadamente pequenas, como gases de efecto invernadoiro, sales ou biomoléculas”.

Así, esta malla porosa de grafeno podería ter numerosas e variadas aplicacións: ferramentas para medir e combater a presenza de elementos contaminantes, desalinización de augas; e por outra banda, tamén aplicacións biomédicas, nas que unha membrana tan fina, flexible e biocompatible poderíase usar para recuperar a función de órganos como o ril, o filtro natural por excelencia.

Un filtro molecular pode mellorar a eficiencia dos procesos de diálise ou de potabilización da auga

Grafeno semicondutor

Ademais, cando o espazo entre os poros dunha membrana de grafeno queda reducido a uns poucos átomos, segundo explican desde o CiQUS, prodúcese outro cambio non menos importante: este material convértese tamén en semicondutor, un feito que abre a porta ao seu uso en dispositivos electrónicos de computación, polo que existe a posibilidade de que poida substituír aos compoñentes que hoxe en día se basean en silicio, e que son máis voluminosos e ríxidos.

A teoría di que isto é posible, pero na práctica requírese unha precisión que aínda non está ao alcance das técnicas actuais de fabricación, e é posible que nunca o estea. O problema está na dificultade de perforar os poros nun material dun átomo de grosor; unha tarefa de gran complexidade. Pero os investigadores están buscando novas vías para conseguilo: unha estratexia, denominada bottom up (“de abaixo cara arriba”), e baseada nos principios de autoensamblado molecular e de polimerización en dúas dimensións. Con esta técnica conseguen que os nanoporos estean xa integrados desde o principio na malla, polo que non hai que perforala a posteriori.

Con todo, esta estratexia precisa dunha molécula precursora moi específica, deseñada para responder ante determinados estímulos e conseguir así que poidan ensamblarse as pezas da membrana. Na colaboración entre científicos galegos, vascos e cataláns, o equipo do CiQUS, enfocado na parte química do procedemento, deseñou e produciu estes compostos precursores. Estes foron conectados no ICN2, onde se formou a membrana nanoporosa. Pola súa parte, o DIPC achegou a aproximación teórica.

As moléculas precursoras tiveron que ser sometidas a varias roldas de quecemento a altas temperaturas sobre unha superficie de ouro, que actuou como catalizador das reaccións que permitiron enlazar as moléculas para formar tiras de grafeno de tamaño nanoscópico. A continuación, o que se fixo foi enlazar lateralmente estas tiras para obter unha estrutura en forma de malla, con nanoporos de tamaño e espaciado uniforme.

A membrana de grafeno con nanoporos podería mellorar tamén os procesos de secuenciación de ADN.

A membrana de grafeno con nanoporos podería mellorar tamén os procesos de secuenciación de ADN.

Deste xeito puido conseguirse un novo tipo de grafeno, con propiedades eléctricas semellantes ao silicio e que, ao mesmo tempo, pode ser empregado como un filtro molecular moi selectivo. Son dúas propiedades que poderían permitir, nun futuro, crear dispositivos que actúen como filtro e sensor de xeito simultáneo. Isto permitirá, ademais de separar moléculas específicas, bloquear e/ou monitorizar o paso destas moléculas polos nanoporos a través do uso dun campo eléctrico.

Esta sinal facilitará a obtención de información cuantitativa e cualitativa das moléculas que están a pasar en cada momento polo filtro. Unha das aplicacións podería ser, por exemplo, a creación de secuenciadores de ADN máis eficientes. Debido aos prometedores resultados, xa foi solicitada unha patente para protexer o descubrimento.

Deixar unha resposta

XHTML: Podes empregar estas etiquetas: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.