oxyde de graphène, un matériau monocouche obtenu en faisant réagir des poudres de graphite avec des agents oxydants forts, a suscité beaucoup d'intérêt de la part des scientifiques en raison de sa capacité à se convertir facilement en graphène - un matériau très étudié qui, selon les scientifiques, pourrait être utilisé pour produire des composants électroniques transparents et flexibles à faible coût à base de carbone.

Mais à Jiaxing Huang, professeur assistant en science et ingénierie des matériaux, et son groupe de recherche à la McCormick School of Engineering and Applied Science de la Northwestern University, l'oxyde de graphène lui-même est encore plus intéressant. Huang et son groupe ont étudié le matériau pendant des années et ont découvert comment assembler ces feuilles douces comme des coussins flottants de nénuphars. Ils ont également utilisé un flash d'appareil photo pour les transformer en graphène, et a inventé une technique d'extinction de fluorescence pour les rendre visibles au microscope.

Maintenant, travailler avec Kenneth R. Shull, professeur de science et génie des matériaux, ils ont découvert que les feuilles d'oxyde de graphène se comportent comme des tensioactifs, les produits chimiques contenus dans le savon et le shampoing qui dispersent les taches dans l'eau. Les résultats de l'équipe sont publiés en ligne dans le Journal de l'American Chemical Society .

L'oxyde de graphène est connu dans le monde scientifique depuis plus d'un siècle et a été largement décrit comme hydrophile, ou attiré par l'eau. Mais Huang et son groupe de recherche pensaient que l'oxyde de graphène devrait être amphiphile, une propriété des tensioactifs qui peuvent à la fois attirer et repousser l'eau, car une partie de la structure de l'oxyde de graphène est en fait hydrofuge.

"Nous considérons l'oxyde de graphène comme un matériau mou, " dit Huang. "Par exemple, il s'agit essentiellement de polymères bidimensionnels composés de carbone, hydrogène et oxygène. Ce sont aussi des particules colloïdales aux formes très exotiques."

Pour tester leur hypothèse, Huang et son groupe ont mis de l'oxyde de graphène dans de l'eau gazeuse. Ils ont découvert que les draps peuvent faire de l'auto-stop sur les bulles montantes pour atteindre la surface de l'eau, tout comme le ferait un surfactant. Ensuite, ils ont découvert que l'oxyde de graphite peut disperser des gouttelettes d'huile dans l'eau, tout comme le ferait un tensioactif.

Cette nouvelle compréhension d'une propriété fondamentale du matériau, selon Huang, est important pour comprendre comment l'oxyde de graphène est traité et manipulé. Cela pourrait conduire à de nouvelles applications pour le matériau.

Ses propriétés tensioactives lui permettent d'être utilisé comme agent dispersant des matières insolubles, comme les nanotubes de carbone. Les tensioactifs courants sont non conducteurs, ainsi lorsqu'il est utilisé comme agent dispersant pour les matériaux conducteurs, ils doivent être retirés du matériau. oxyde de graphite, qui se transforme en graphène conducteur par chauffage, aiderait réellement la conductivité.

Le comportement du surfactant a inspiré une autre découverte passionnante :la surface de l'eau peut agir comme un filtre pour séparer les feuilles d'oxyde de graphène par taille.

"Plus la feuille est petite, plus il devient aquatique, donc il finira par couler dans l'eau, " dit Huang. Cet effet facilite la récolte de grandes feuilles d'oxyde de graphène, qui sont plus utiles pour la fabrication de dispositifs de graphène.