(PhysOrg.com) -- Grafeenoxide heeft een scrum van onderzoekers gekregen omdat het veel van de eigenschappen van het zeer gewaardeerde supermateriaal pure grafeen behoudt, maar het is veel gemakkelijker en goedkoper, om in bulkhoeveelheden te maken; gemakkelijker te verwerken; en het aanzienlijke zuurstofgehalte lijkt het oplosbaar te maken in water. Nieuw onderzoek van de University of Warwick heeft echter uitgewezen dat die laatste veronderstelling onjuist is en helaas komt de oplosbaarheid van grafeenoxide er letterlijk uit in de was.

Het team van Drs Rourke en Wilson deden hun ontdekking toen ze het grafeenoxide behandelden met natriumhydroxide (NaOH) in een poging om de bruikbaarheid van de zuurstofbevattende functionele groepen waarvan wordt aangenomen dat ze aan het grafeen zijn gebonden, te vergroten. Helaas leek het de zaken eerder erger dan beter te maken. Inderdaad, bij voldoende hoge concentraties NaOH bleef Dr Rourke achter met een zwarte suspensie.

De door Warwick geleide onderzoekers herinnerden zich dat was aangetoond dat oxidatieresten zich hechten aan koolstofnanobuisjes, maar de zwakke aard van de verbinding van deze oxidatieresten met de koolstofnanobuisjes betekende dat een wassing met een base eenvoudig het oxidatieve afval kan verwijderen. Experimenten toonden aan dat in dat specifieke geval oxidatief afval bijna een kwart van de massa van de "geoxideerde koolstofnanobuisjes" uitmaakte. De onderzoekers voelden dat een soortgelijk proces zou kunnen plaatsvinden in het grafeenoxide dat ze bestudeerden.

De resultaten kunnen ook helpen bij het verklaren van de buitensporig hoge niveaus van zuurstof die mensen beweerden te vinden in grafeenoxide. Chemici hadden al moeite om voldoende plausibele koolstof-zuurstofbindingen te identificeren om de hoeveelheden zuurstof op te nemen waarvan wordt aangenomen dat ze deel uitmaken van grafeenoxide.

Bij het centrifugeren van de zwarte vloeistof bleef het Warwick-team achter met een stapel zwart poeder dat grafeenoxide bleek te zijn dat ooit oplosbaar was geweest voordat de basis werd aangebracht, maar dat geen enkel significant teken vertoonde dat het gemakkelijk weer oplosbaar was in zijn huidige toestand. Het zwarte materiaal bleek erg op grafeen zelf te lijken; in het bijzonder bleek het te bestaan ​​uit zeer grote platen elektrisch geleidende koolstofatomen, in tegenstelling tot het isolerende "grafeenoxide".

De resterende vloeistof werd ook gedroogd om een ​​wit poeder te geven waarvan de Warwick-onderzoekers aantoonden dat het het "oxidatieve afval" of OD bevatte; de OD bleek uitsluitend te bestaan ​​uit kleine, verbindingen met een laag molecuulgewicht (d.w.z. minder dan 100 atomen)

Het grafeenoxide teruggewonnen uit het wasproces vormde ongeveer 64% van de massa van het "grafeenoxide" aan het begin van het proces. Het teruggewonnen OD of oxidatief afval vormde ten minste 30% van het gewicht van de massa van het oorspronkelijke "grafeenoxide".

Drs Rourke en Wilson's team geloven dat dit aantoont dat veel van de zuurstof waarvan werd aangenomen dat het nauw gebonden was aan de koolstof in het grafeenoxide, eigenlijk helemaal niet gebonden was, maar gewoon bovenop de grafeemplaten lag, losjes met hen verbonden als "oxidatief afval". Dit oxidatieve afval bevatte een grote hoeveelheid zuurstof die er gewoon uitkwam in de was toen het grafeenoxide werd behandeld met natriumhydroxide.

Dit creëert een aanzienlijk probleem voor onderzoekers, afhankelijk van een gemakkelijk oplosbare vorm van grafeenoxide, aangezien het tot nu toe gevonden oplosbaarheidsniveau direct afhankelijk was van de grote hoeveelheden zuurstof waarvan wordt aangenomen dat ze aan de koolstof in het grafeenoxide zijn gebonden. Als veel van die zuurstof zo gemakkelijk wegvalt, net als de niveaus van oplosbaarheid.

Drs Rourke en Wilson zeggen:"Onze resultaten suggereren dat modellen voor de structuur van grafeenoxide opnieuw moeten worden bekeken. Deze resultaten hebben belangrijke implicaties voor de synthese en toepassing van chemisch gemodificeerd grafeen, met name waar directe covalente functionalisering van het grafeenrooster vereist is."