(PhysOrg.com) - L'oxyde de graphène a attiré une mêlée de chercheurs car il conserve une grande partie des propriétés du graphène pur, un super matériau très apprécié, mais c'est beaucoup plus facile, et moins cher, faire en vrac; plus facile à traiter ; et sa teneur importante en oxygène semble le rendre soluble dans l'eau. Cependant, une nouvelle recherche de l'Université de Warwick a révélé que cette dernière hypothèse est incorrecte et, malheureusement, la solubilité de l'oxyde de graphène ressort littéralement au lavage.

L'équipe des Drs Rourke et Wilson a fait sa découverte en traitant l'oxyde de graphène avec de l'hydroxyde de sodium (NaOH) dans le but d'augmenter l'utilité des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène qui seraient liés au graphène. Malheureusement, cela a semblé empirer les choses plutôt que les améliorer. En effet, à des concentrations suffisamment élevées de NaOH, le Dr Rourke s'est retrouvé avec une suspension noire.

Les chercheurs dirigés par Warwick ont ​​rappelé qu'il avait été démontré que les débris d'oxydation adhèrent aux nanotubes de carbone, mais la nature faible de la connexion de ces débris d'oxydation aux nanotubes de carbone signifiait qu'un lavage avec une base peut simplement éliminer les débris oxydatifs. Les expériences ont montré que dans ce cas particulier, les débris oxydatifs représentaient près d'un quart de la masse des « nanotubes de carbone oxydés ». Les chercheurs ont estimé qu'un processus similaire se produisait peut-être dans l'oxyde de graphène qu'ils étudiaient.

Les résultats peuvent également aider à expliquer les niveaux excessivement élevés d'oxygène que les gens prétendaient trouver dans l'oxyde de graphène. Les chimistes avaient déjà du mal à identifier suffisamment de liaisons carbone-oxygène plausibles pour contenir les quantités d'oxygène censées faire partie de l'oxyde de graphène.

Lors de la centrifugation du liquide noir, l'équipe de Warwick s'est retrouvée avec un tas de poudre noire qui s'est avérée être de l'oxyde de graphène qui aurait pu être soluble avant l'application de la base mais qui a refusé de montrer un signe significatif d'être à nouveau facilement soluble dans son état actuel. Le matériau noir s'est avéré très similaire au graphène lui-même; en particulier, il s'est avéré être constitué de très grandes feuilles d'atomes de carbone électriquement conducteurs, contrairement à l'isolant « oxyde de graphène ».

Le liquide restant a également été séché pour donner une poudre blanche qui, selon les chercheurs de Warwick, contenait les «débris oxydatifs» ou OD; l'OD s'est avéré être composé exclusivement de petits, composés de faible poids moléculaire (c'est-à-dire moins de 100 atomes)

L'oxyde de graphène récupéré du processus de lavage formait environ 64 % de la masse de « l'oxyde de graphène » au début du processus. La DO récupérée ou les débris oxydants formaient au moins 30 % du poids de la masse de l'« oxyde de graphène » d'origine.

L'équipe des Drs Rourke et Wilson pense que cela montre qu'une grande partie de l'oxygène que l'on croyait étroitement lié au carbone dans l'oxyde de graphène n'était en fait pas du tout lié mais simplement posé sur les feuilles de graphème, vaguement liés à eux en tant que «débris oxydatifs». Ces débris oxydatifs contenaient une grande quantité d'oxygène qui sortait simplement du lavage lorsque l'oxyde de graphène était traité avec de l'hydroxyde de sodium.

Cela crée un problème important pour les chercheurs dépendant d'une forme d'oxyde de graphène facilement soluble, car le niveau de solubilité trouvé jusqu'à présent dépendait directement des quantités élevées d'oxygène censées être liées au carbone dans l'oxyde de graphène. Si une grande partie de cet oxygène tombe si facilement, les niveaux de solubilité aussi.

Les Drs Rourke et Wilson déclarent :« Nos résultats suggèrent que les modèles de structure de l'oxyde de graphène doivent être revus. Ces résultats ont des implications importantes pour la synthèse et l'application de graphène modifié chimiquement, en particulier lorsqu'une fonctionnalisation covalente directe du réseau de graphène est requise.