Synthesis of graphene species in a simulated non-terrestrial environmental condition

Abstract

El grafeno ha llamado la atención de muchos investigadores de todo el mundo debido a sus propiedades mecánicas, electrónicas y ópticas, que se han utilizado para elaborar nuevos materiales electrónicos. Este material no crece de forma natural en la Tierra, por lo que se han desarrollado varios métodos para su síntesis. Sin embargo, nuevos estudios revelaron la formación de grafeno a nanoescala en dos meteoritos de tipo CV3 ricos en carbono: QUE 94366 y Allende. Este hecho ha llamado la atención por descubrir cómo pudo haberse formado el grafeno en el espacio exterior. Este trabajo se basa en la simulación de la envoltura circunestelar (CSE) de una estrella de la rama gigante asintótica (RGA) rica en carbono, la cual es aproximada mediante deposición química de vapor (CVD) sobre un sustrato no cristalino de 6H-SiC compuesto por granos de diferentes tamaños: i) tamaño 1 (>180 μm, <700 μm), ii) tamaño 2 (>90 μm, <190 μm), y iii) tamaño 3 (>30 μm, <90 μm). Considerando la abundancia de gas hidrógeno en el espacio, la presencia de metano cerca de las estrellas ricas en carbono, y el ambiente inerte del espacio exterior, las muestras fueron expuestas a los gases de hidrógeno (H2) y argón (Ar), y precursores de carbono como el metano (CH4), a diferentes ŕujos de gas y una temperatura de 1000 °C. Las muestras sintetizadas se caracterizaron mediante espectroscopía Raman y difracción de rayos X (DRX), las cuales mostraron la presencia de la huella digital de grafeno sobre los granos de 6H-SiC. Finalmente, se demostró que en condiciones extraterrestres se puede formar grafeno defectuoso incluso a temperaturas de hasta 1000 °C, concretamente en la envoltura de las estrellas RGA ricas en carbono. Además, el tamaño del grano no es un factor determinante para el crecimiento del grafeno, pero los gases que ŕuyen a su alrededor se convierten en un factor extremadamente relevante a considerar para explicar la formación del grafeno en el espacio exterior.