L'Ossido di Grafene

Il grafene di oggi viene normalmente prodotto utilizzando l'esfoliazione meccanica o termica, la deposizione chimica da vapore (CVD) e la crescita epitassiale. Uno dei modi più efficaci per sintetizzare il grafene su larga scala potrebbe essere la riduzione chimica dell'ossido di grafene.

Dal primo rapporto sull'esfoliazione meccanica del grafene monostrato nel 2004, l'interesse per l'ossido di grafite (che è prodotto dall'ossidazione della grafite) è aumentato notevolmente poiché le persone cercano un metodo di produzione di grafene più economico, più semplice, più efficiente e con una resa migliore, che possa essere notevolmente ampliato rispetto ai metodi attuali ed essere finanziariamente adatto per applicazioni industriali o commerciali.

Dall'ossido di Grafite all'ossido di Grafene

Mentre la grafite è un materiale a base di carbonio tridimensionale composto da milioni di strati di grafene, l'ossido di grafite è leggermente diverso.

Mediante l'ossidazione della grafite attraverso forti agenti ossidanti, vengono introdotte nella struttura della grafite funzionalità ossigenate che non solo espandono la separazione degli strati, ma rendono anche il materiale idrofilo (nel senso che possono essere dispersi in acqua).

Questa proprietà consente all'ossido di grafite di essere esfoliato in acqua utilizzando la sonicazione, producendo infine grafene a uno o pochi strati, noto come ossido di grafene (GO). La principale differenza tra l'ossido di grafite e l'ossido di grafene è, quindi, il numero di strati. Mentre l'ossido di grafite è un sistema multistrato in una dispersione di ossido di grafene, si possono trovare fiocchi di pochi strati e fiocchi monostrato.

Proprietà Dell'ossido Di Grafene

Uno dei vantaggi dell'ossido di grafene è la sua facile disperdibilità in acqua e altri solventi organici, nonché in diverse matrici, grazie alla presenza delle funzionalità dell'ossigeno. Questa rimane una proprietà molto importante quando si mescola il materiale con matrici ceramiche o polimeriche quando si cerca di migliorarne le proprietà elettriche e meccaniche.

D'altra parte, in termini di conduttività elettrica, l'ossido di grafene è spesso descritto come un isolante elettrico, a causa dell'interruzione delle sue reti di legame sp2.

Per recuperare il reticolo esagonale a nido d'ape, e con esso la conducibilità elettrica, si deve ottenere la riduzione dell'ossido di grafene. Va tenuto presente che una volta rimossa la maggior parte dei gruppi ossigeno, l'ossido di grafene ridotto ottenuto è più difficile da disperdere a causa della sua tendenza a creare aggregati.

La funzionalizzazione dell'ossido di grafene può cambiare radicalmente le proprietà dell'ossido di grafene. I grafeni modificati chimicamente risultanti potrebbero quindi diventare potenzialmente molto più adattabili per molte applicazioni.

Ci sono molti modi in cui l'ossido di grafene può essere funzionalizzato, a seconda dell'applicazione desiderata. Per l'optoelettronica, i biodispositivi o come materiale per il rilascio di farmaci, ad esempio, è possibile sostituire le ammine per la funzionalizzazione covalente organica del grafene per aumentare la disperdibilità dei grafeni chimicamente modificati in solventi organici.

È stato anche dimostrato che le ammine primarie funzionalizzate con porfirina e le ammine secondarie funzionalizzate con fullerene potrebbero essere attaccate alle piastrine di ossido di grafene, aumentando in definitiva le prestazioni ottiche non lineari. Affinché l'ossido di grafene sia utilizzabile come intermediario nella creazione di fogli di grafene monostrato o a pochi strati, è importante sviluppare un processo di ossidazione e riduzione che sia in grado di separare i singoli strati di carbonio e quindi isolarli senza modificarne la struttura.

Finora, mentre la riduzione chimica dell'ossido di grafene è attualmente vista come il metodo più adatto per la produzione di massa di grafene, è stato difficile per gli scienziati completare il compito di produrre fogli di grafene della stessa qualità dell'esfoliazione meccanica, ad esempio, ma su scala molto più ampia. Una volta superato questo problema, possiamo aspettarci di vedere il grafene diventare molto più ampiamente utilizzato nelle applicazioni commerciali e industriali.